204111: Introduction to Computer & Programming

204111: Introduction to Computer & Programming

Lecture 1: Introduction

Dept. of Computer Engineering Faculty of Engineering, Kasetsart University

Bangkok, Thailand http://kdl.cpe.ku.ac.th

2

Computer & Program Computers

Devices for performing computations at high speeds with great accuracy

A machine that can be programmed to manipulate symbols.

Can quickly store and retrieve large amounts of data.

Physical components are known as "hardware". Hardware components: CPU, Memory, Mouse, Keyboard, etc.

Program A set of instructions for a computer to

follow, written in specific programming language

3

Computer Components

CPU (Central Processing Unit) Primary storage (memory) Secondary storage (disks, tapes etc.) Input devices (mouse, keyboard etc.) Output devices (screen, printer,

plotter, etc.)

4

CPU

MainMemory

HD

Computer ComponentsSecondary Memory

Input Devices

Output Devices

5

Computer Systems

Hardware (HW) Actual physical machines (equipment)

that make up the computer

Software (SW) Programs written for a specific

application are often called softwares.

6

Computer Languages

• Computer languages categories: Machine language

Binary Code Assembly language High-Level Language

Uses English-like language Machine independent Portable Examples: Pascal, C, C++, Java, Fortran, .

. .Computer can execute only the machine language

7

High-Level Languages Procedural Language

Fortran Cobol Basic C Pascal

Object-Oriented Language C++

Functional Language Lisp

Logic Language Prolog

8

The translation Process

Source Program CompilerExecutable

Program

9

รู้� �จั�กก�บคอมพิ�วเตอรู้�

คอมพิ�วเตอรู้� (Computer) ค�อ เครู้��องค��นวณอ�เล็�กทรู้อน�กส์�ท��ส์�ม�รู้ถท��ง�นค��นวณผล็แล็ะเปรู้�ยบเท�ยบค$�ต�มชุ&ดค��ส์� �งด�วยคว�มเรู้�วส์�งอย$�งต$อเน��องแล็ะอ�ตโนม�ต�

ก�รู้ท��เครู้��องคอมพิ�วเตอรู้�จัะท��ง�นได� จั��เป*นจัะต�องม�ชุ&ดค��ส์� �งก��ก�บ เพิ��อให้�คอมพิ�วเตอรู้�ท��ง�นได�ผล็ต�มท��ต�องก�รู้

10

คอมพิ�วเตอรู้�ในง�นด��นต$�งๆ ก�รู้ค��นวณท�งคณ�ตศ�ส์ตรู้�

เครู้��องค�ดเล็ข ก�รู้ค��นวณท�งว�ทย�ศ�ส์ตรู้�

ก�รู้จั��ล็องส์ถ�นก�รู้ณ� (simulation)

ก�รู้แก�ไขป0ญห้�ท�งว�ทย�ศ�ส์ตรู้� (scientific problem solving)

ก�รู้ควบค&มธุ&รู้กรู้รู้ม ATM ก�รู้จั�ดก�รู้ปรู้ะมวล็ผล็บ�ญชุ�

ล็�กค��

ก�รู้จั�ดก�รู้ง�นท��วไป ก�รู้ท��เอกส์�รู้ ก�รู้น��เส์นอผล็ง�น

ก�รู้ส์��อส์�รู้ โทรู้ศ�พิท�ม�อถ�อ โทรู้คมน�คม

คว�มบ�นเท�ง ดนตรู้� ภ�พิยนตรู้� Graphic เกมส์�

11

ส์$วนปรู้ะกอบของคอมพิ�วเตอรู้� รู้ะบบคอมพิ�วเตอรู้� ปรู้ะกอบด�วย 2 ส์$วนห้ล็�ก

ได�แก$1 . ฮ�รู้�ดแวรู้� Hardware : Microprocessor ,

Monitor, Hard disk , Keyboard , Mouse , Printer , etc

2. ซอฟต�แวรู้� Software : Window XP , Linux Microsoft word, Internet Explorer, Adobe Photoshop, Ragnarok Online

12

CPU

MainMemory

HD


Input Devices

Output Devices

13

Microprocessor เป*นเห้ม�อนส์$วนส์มอง

ห้ล็�กของเครู้��องคอมพิ�วเตอรู้�

ท��ห้น��ท��ปรู้ะมวล็ผล็ท�งคณ�ตศ�ส์ตรู้� (บวก ล็บ ค�ณ ห้�รู้) แล็ะท�งตรู้รู้กศ�ส์ตรู้� ( and or not)

Intel / AMD

14

Memory เป*นท��เก�บข�อม�ล็ในเครู้��องคอมพิ�วเตอรู้� ก$อนท��

จัะน��ข�อม�ล็น�7นม�ปรู้ะมวล็ผล็ใน microprocessor

ห้น$วยคว�มจั��ในเครู้��องคอมพิ�วเตอรู้�แบ$งออกเป*น 2 ปรู้ะเภท ห้น$วยคว�มจั��ห้ล็�ก (Main Memory) ห้น$วยคว�มจั��ส์��รู้อง (Secondary Memory)

15

ห้น$วยคว�มจั��ห้ล็�ก

RAM

เก�บชุ&ดค��ส์��งแล็ะข�อม�ล็ต$�งๆ ไมโครู้โปรู้เซส์เซอรู้�จัะอ$�นข�อม�ล็จั�กห้น$วย

คว�มจั��ชุน�ดน�7เป*นห้ล็�ก RAM (Random Access Memory)

ส์�ม�รู้ถเข�ยนห้รู้�ออ$�นข�อม�ล็ได� เก�บข�อม�ล็ไม$ถ�วรู้ ข�อม�ล็จัะส์�ญห้�ยห้�กข�ดไฟ

เล็�7ยง ROM (Read Only Memory)

อ$�นข�อม�ล็ได�อย$�งเด�ยว เก�บข�อม�ล็ได�ถ�วรู้ แม�ว$�จัะไม$ม�ไฟเล็�7ยง

16

Secondary Memory คว�มจั&ส์�งข87นกว$�ห้น$วยคว�ม

จั��ห้ล็�ก แต$คว�มเรู้�วในก�รู้ถ$�ยเทข�อม�ล็

น�อยกว$� Hard disk Floppy disk Zip drive Thumb drive CD-ROM

Thumb Drive

17

Data Representation ข�อม�ล็ในคอมพิ�วเตอรู้�จัะถ�กเก�บอย�$ในรู้�ปของ bit

bit = binary digit (เล็ขฐ�นส์อง) ม�ค$�เป*น 0 ห้รู้�อ 1 (ต�มส์ถ�นะของไฟฟ:�)

byte = 8 bits ข�อม�ล็ 1 byte ในเครู้��องคอมพิ�วเตอรู้�อ�จัจัะม�คว�มห้ม�ย

แทนข�อม�ล็ได�ห้ล็�กห้ล็�ยปรู้ะเภท ต�วอย$�งเชุ$น ข�อม�ล็ 1 byte เก�บค$�ด�งน�7 011000012

ข�อม�ล็ด�งกล็$�วอ�จัจัะแทนอ�กขรู้ะ ‘a’ ห้รู้�อแทนต�วเล็ข 97 ก�ได� ข87นอย�$ก�บโปรู้แกรู้มคอมพิ�วเตอรู้� ว$�จัะต�ค$� 1 byte น�7นเป*นอะไรู้

18

I/O Devices เป*นอ&ปกรู้ณ�ท��ท��ห้น��ท��

ต�ดต$อส์��อส์�รู้รู้ะห้ว$�งคอมพิ�วเตอรู้�ก�บโล็กภ�ยนอก

Keyboard Mouse Monitor Printer Speaker

19

CPU

MainMemory

HD


Input Devices

Output Devices

20

ก�รู้ท��ง�นของเครู้��องคอมพิ�วเตอรู้� ชุ&ดค��ส์��งแล็ะข�อม�ล็จัะถ�กเก�บอย�$ในห้น$วยคว�มจั�� CPU (microprocessor)ด8งข�อม�ล็แล็ะชุ&ดค��ส์��ง

ม�จั�ก ห้น$วยคว�มจั�� อ&ปกรู้ณ�อ�นพิ&ต (Keyboard , Mouse , etc.)

CPU ปรู้ะมวล็ผล็ข�อม�ล็ CPU น��ข�อม�ล็ผล็ล็�พิธุ�ท��ถ�กปรู้ะมวล็ผล็แล็�วไปย�ง

ห้น$วยคว�มจั�� อ&ปกรู้ณ�เอ�ท�พิ&ต (Monitor , Printer , etc.)

21

โปรู้แกรู้มคอมพิ�วเตอรู้� เรู้�ไม$ส์�ม�รู้ถท��ง�นต$�งๆได� โดยอ�ศ�ยเพิ�ยงแต$เครู้��อง

คอมพิ�วเตอรู้�อย$�งเด�ยว เครู้��องคอมพิ�วเตอรู้�ส์�ม�รู้ถท��ง�นได�รู้วดเรู้�ว แต$ไม$ส์�ม�รู้ถท��

จัะต�ดส์�นใจัห้รู้�อแก�ป0ญห้�ใดๆได�ด�วยล็��พิ�ง มน&ษย�จัะต�องเป*นผ��ก��ห้นดแล็ะส์��งก�รู้คอมพิ�วเตอรู้�ให้�ท��ง�นให้�

ได�อย$�งท��มน&ษย�ต�องก�รู้

โปรแกรมคอมพิวเตอร� ห้ม�ยถ8ง ชุ&ดล็��ด�บของค��ส์��งท��ก��ห้นดให้�คอมพิ�วเตอรู้�ท��ก�รู้ปรู้ะมวล็ผล็ข�อม�ล็เพิ��อให้�แก�ป0ญห้� แล็ะท��ง�นได�อย$�งท��ต�องก�รู้

Programming = Designing and writing a computer program.

22

ชุน�ดของภ�ษ�ในก�รู้เข�ยนโปรู้แกรู้ม There are 3 kind of programming

languages Machine language (0’s and 1’s) Assembly language (mov, and, or,

etc…) High-level language (nearly like human

word) Computer itself understands only

Machine language.

23

The translation Process

Source ProgramCompiler

/InterpreterExecutable

Program

24

Language translator……main: pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $8, %esp andl $-16, %esp movl $0, %eax subl %eax, %esp subl $8, %esp pushl $.LC0……..

class MainClass{ public static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Hello World!"); }}

Interpreter/ Compiler

High-level language

Assembly language

….

00011000110001110

00110001110101111

00011111111110001

11011100001011011

……

Machine language

Hello World!

_

Assembler

Machine

25

Interpreter Read high-level language , translate ,

and then execute one command at a time.

….writeln(‘a’);writeln(‘b’);writeln(‘c’);….

Inter-

preter

0100100

0100101

0100110

abc

Source

26

Compiler Read all program at a time. Translate into executable file (machine

language)….writeln(‘a’);writeln(‘b’);writeln(‘c’);….

Compiler object file

library

Linker

….01001000100101 0100101.....

abc

Source

Exe file

27

ข�7นตอนในก�รู้เข�ยนโปรู้แกรู้ม ว�เครู้�ะห้�ป0ญห้� (Analysis)

รู้ะบ&ป0ญห้�ท��ต�องก�รู้จัะแก�ไข แบ$งป0ญห้�น�7นออกเป*นป0ญห้�ย$อยๆ ค�นห้�แนวค�ดแล็ะว�ธุ�ก�รู้ท��จัะแก�ป0ญห้�น�7นๆ

พิ�ฒน�โปรู้แกรู้ม (Implementation) เข�ยนโปรู้แกรู้มด�วยภ�ษ�คอมพิ�วเตอรู้� โดยอ�ศ�ยแนวค�ดก�รู้แก�ป0ญห้�

ท��ค�ดไว�ก$อนห้น�� Compile โปรู้แกรู้มท��เข�ยนข87นให้�เป*นภ�ษ�ท��เครู้��องอ$�นได�

ตรู้วจัส์อบแล็ะแก�ไขจั&ดผ�ดพิล็�ด (Testing & Debugging) ทดล็องรู้�นโปรู้แกรู้มแล็ะตรู้วจัส์อบก�รู้ท��ง�น ห้�กโปรู้แกรู้มท��ง�นไม$ถ�กต�อง ห้�จั&ดผ�ดให้�พิบ แก�ไขจั&ดผ�ดพิล็�ดแล็ะทดล็องให้ม$ จันกว$�โปรู้แกรู้มจัะท��ง�นได�ถ�กต�อง

28

Analysis Example : Circle area problem Input

circle radius (รู้�ศม�) Process

calculate circle area Output

Circle area

29

Analysis Pseudo-code (รู้ห้�ส์เท�ยม)

ใชุ�ค��ท��ม�คว�มห้ม�ย คนอ$�นแล็�วเข��ใจั ข�7นตอนก�รู้ท��ง�นเป*นแบบคอมพิ�วเตอรู้�

ExampleProgram Circle

Begin

read circle radius

area = Pi * radius * radius

write circle area

End.

30

Test & Debug Compile โปรู้แกรู้มท��เข�ยนข87นแล็�วทดล็องรู้�น ตรู้วจัส์อบผล็ก�รู้ท��ง�น แก�ไขข�อผ�ดพิล็�ด (bugs)

31

Implement เข�ยนโปรู้แกรู้มโดยใชุ�ภ�ษ� Assembly ห้รู้�อ

ภ�ษ�รู้ะด�บส์�ง เรู้�ส์�ม�รู้ถใชุ�แนวค�ดเด�ยวก�น เข�ยนโปรู้แกรู้ม

ได�ห้ล็�ยภ�ษ� Example

class MainClass{ public static void Main(string[] args) { const double pi = 3.1416;

int radius; double area;

radius = int.Parse(Console.ReadLine()); area = pi*radius*radius; Console.WriteLine(area); }}

#define PI 3.1416fvoid main(){

int radius;float area;

scanf(“%d”,&radius);area = PI * radius * radius;printf(“%f”,area);

}

32

Test & Debug There are 2 kinds of bugs

Syntax bug Semantic bug



radius = int.Parse(Console.ReadLine()); area = pi * raddius * radius; Console.WriteLine(area); }}



radius = int.Parse(Console.ReadLine()); area = pi * radius; Console.WriteLine(area); }}

33

Programming Languages

The computer really only knows its own machine language or assembly language. Any high level languages would have be translated into machine language.

An assembler translates an assembly language program into machine language.

A compiler translates a high-level language into machine language.

A source program is written in a high-level programming language. (.cs, .pas, .c)

An executable program is the machine language version of a source program. (.exe)

34

Why C# ? provides a teaching language that

highlights concepts common to all computer languages

35

C# Program C# is an object-

oriented programming language.

Everything must be in some class.

A program is a set of class declarations.

แดง

ขาวด�าง

โฮ่�ง

สุ�นั�ข

class

36

A simple C# Program

37

Output

38

C# Program: What did you see?

Grouping using { } Statement ending with ; Various keywords: using,

namespace, class, public, static, void

"Hello World!"

39

C# Program: class declaration

Class name Member declarations

Data member Method (or functions)

In the beginning of the class, we usually use only one method: Main --- which is where our program starts.



radius = int.Parse(Console.ReadLine()); area = pi*radius*radius; Console.WriteLine(area); }}

40

Basic grouping { } { curly brackets are used to group

things together in C# } { they come in pairs, and { they can

{ be nested } } } Example:

41

Semi-colon; In C#, every statement must end in a semicolon. Compiler uses semicolon to find where one

statement ends. It does not use line breaks or any textual markers.

For example, the following are the same programs (for the compiler):

using System; namespace Hello{ class MainClass {public static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Hello World!");}}}

using System; namespace Hello { class MainClass { public static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Hello World!"); } }}

42

Various keywords Various keywords help the C#

compiler to understand our programsabstract as base bool break byte case

catch char checked class const continue decimal

default delegate do double else enum event

explicit extern false finally fixed float for

foreach goto if implicit in int interface

internal is lock long namespace new null

object operator out override params private protected

public readonly ref return sbyte sealed short

sizeof stackalloc static string struct switch this

throw true try typeof uint ulong unchecked

unsafe ushort using virtual void volatile while

43

Keywords namespace - Programs are

organized using “namespace.” using - specifies external

namespaces that the program uses.

class - defines class. (remember that our program is one of the classes.)

44

Keywords Other keywords we are using:

void, public, static, etc. At this point, it is difficult to

understand them fully. You just have to remember the patterns that we use them.

45

using System;class MyClass { // This is an example class, // and this is a line comment… static void Main() { /* Sometimes, we love to comment things, and anything inside thes markers are comments */ Console.WriteLine("Hello!"); // chill~ chill~~ }}

/* comments */Comments are inserted into C# program by enclosing it within /* and */ , or after //Comments are ignored by the computer, but helpful to explain the program

46

Method Main is a method where the program for

our class starts.

47

Main declaration Here is how we declare our Main function

(inside our class):static void Main() { // โปรู้แกรู้มของเรู้�จัะอย�$ต$อจั�กน�7 …

}

Remark: there are 4 ways to define Main function. We use the simplest one.

static void Main() {...}static void Main(string[] args) {...} static int Main() {...} static int Main(string[] args) {...}

48

Inside method Main Variable

declarations Statements

public static void Main(string[] args) { const double pi = 3.1416;


radius = int.Parse(Console.ReadLine()); area = pi*radius*radius; Console.WriteLine(area); }

49

Variables Example:

Variables are used to store “data.” They must be declared before

used. To declare them, we must specify

their “types.”

int radius;double area;

50

DATA - information that must be supplied to a program before it can produce results.

Basic data types: int - whole numbers

34 -90 0 112 double - numbers with fractions

34.345 0.0 bool

true or false char - Computer character set string - strings

Data

51

Data has to be stored and referenced. Easiest way to refer to data is to give it a symbolic

name or identifier Data in a program can be classified as Constant

data and Variable data.

Data

52

Variable is a container for a data value.

A variable is created via a declaration where both its name and type are specified

Every variable has a name, type and value.

Variables

53

Variable declaration Syntax:

<type> <name>;

Examples:

We can also assign its initial value. E.g.,

int radius;double area;int a,b,c;bool isokay;

int k = 200;bool done = false;

54

Assignments Syntax:

<variable> = <value>; Examples:

area = radius*radius*3.14;a = b + c + d;

55

Constants Constants can be used in

programs. E.g., 5, 10.4, "Hello" are constants.

There are also named constants, which are declared in the same way as variables, but with additional const keyword.

Examples:const double pi = 3.1416;const string message = "Hello";

56

Statements Examples:

The first two are assignments. The third one writes the value of

“area” to the screen.

radius =

int.Parse( Console.ReadLine() );

area = pi*radius*radius;

Console.WriteLine(area);

57

Methods (again) We use various methods from

various classes.

Console and int are standard classes.

int.Parse

Console.ReadLine

Console.WriteLine

58

Exampleusing System;namespace Hello{ class MainClass { static void Main(string[] args) {

double price, money; int n; double leftover;

Console.Write("Enter candy price: "); price = double.Parse(Console.ReadLine()); Console.Write("Enter number of candies: "); n = int.Parse(Console.ReadLine()); Console.Write("Enter your money :"); money = double.Parse(Console.ReadLine());

leftover = money - price * n;

Console.WriteLine("You have {0} bahts left.", leftover); } }}

59

WriteLine Output formatting

0Console.WriteLine("You have { } bahts left.", leftover);

60

Identifiers Symbolic names for program elements

Program name Variable name Data Type name Etc.

Rules for constructing identifiers Letters, digits, and under score (_) First character letter Can be long (63 char) Reserved words (keywords) are not allowed

61

Identifier examples Valid examples

score, count, total score1, count99, total09 score_1, count_99, total_99 myStudentId my_student_id

Invalid examples point&score total-number 9points

62

Notes for Identifiers Identifiers are case-sensitive

mystudentId Mystudentid MYSTUDENTID

Documents

204111: Introduction to Computer & Programming