Методическое обеспечение курса «Технология программирования»

• 09.01.2014: Напоминаем, что время присутствия преподавателей публикуется на соответствующей странице online журнала. К зачету следует готовиться.
• 23.12.2013: Обновлен журнал и уточнены условия получения зачета.
• 16.12.2013: Опубликованы бригадные задания на ЛР № 5 «Шаблоны С++ и стандартная библиотека шаблонов (STL)».
• 30.11.2013: Опубликовано общее задание на ЛР № 5 «Шаблоны С++ и стандартная библиотека шаблонов (STL)».
• 28.11.2013:
  • Опубликованы условия получения зачета.
  • Добавлены иллюстрации операций над односвязным списком в помощь при выполнении ЛР № 4.
• 18.11.2013: Опубликовано задание на ЛР № 4 «Структуры данных» и разобранная на занятии задача.
• 16.11.2013: Опубликованы материалы лекции № 8 «Средства автоматизации разработки программ».
• 12.11.2013: Опубликован авторский конспект лекции № 6 «Динамические структуры данных».
• 11.11.2013 00:15: При выполнении ЛР № 3 допускается использовать код, представленный на занятии (копия), но тогда его необходимо пояснить комментариями:
  • указать назначение всех методов от 3-х строк и более;
  • привести случаи, когда может потребоваться конструктор копирования и оператор присваивания.
  При неудовлетворительных объяснениях будут заданы дополнительные вопросы.
• 08.11.2013: Опубликован авторский конспект и раздаточный материал к лекции № 7 «Шаблоны С++ и стандартная библиотека шаблонов».
• 26.10.2013: Общее задание на ЛР № 3 уточнено во избежание непонимания (версия с подсвеченными изменениями). Для сдавших или начинавших сдавать решения по старому варианту: ваши решения будут приняты, но п. 3 задания должен быть реализован уже с учетом уточнений.
• 25.10.2013: Опубликованы материалы к лекции № 5 по алгоритмам сортировки.
• 20.10.2013: правила переписки по электронной почте иллюстрированы примерами.
• 18.10.2013: опубликованы материалы лекции № 4.

Организация

Курс посвящен языку C++, практическим аспектам программирования, алгоритмам и структурам данных.

• Будут лекции (8 шт. первую половину семестра) и лабораторные работы (8 шт. раз в 2 недели по 2 пары).
• В конце семестра будет крупное лабораторное задание в качестве зачета.
• Оценка за весь курс пойдет в диплом.
• Посещения лекций отмечаются, но во внимание принимаются только знания на лабораторных работах.

Об этой странице

На странице курса размещаются все нужные методические материалы: пособия, задания, списки литературы, актуальная информация. Обновления отмечаются «новостями» под заголовком. Если вы хотите предложить что-то добавить — сообщите преподавателям. Посещайте страницу регулярно, особенно в день перед занятиями, и знакомьтесь со всеми публикуемыми материалами.

Комментарии и предложения с благодарностью принимаются.

Нашли ошибку или опечатку? Выделите её и нажмите Ctrl + Enter. Спасибо!

Учебный процесс

Журнал

Добавлен итоговый рейтинг и время приема зачетов. На случай опечаток оставлен доступ к старой версии.

Материалы для загрузки

Просматривать PDF можно online, если на рабочей станции нет Acrobat Reader. Перенос большей части материалов сразу на Google Docs планируется.

Лекции

1. Знакомство с языком C++ и его основы

   • Раздаточный материал: таблица типов данных, синтаксис конструкций языка и листинги функций.
   • Авторский конспект

2. Динамическая память и указатели. Ссылки. Строки C

   • Раздаточный материал: схема организации работы с памятью в C++ и листинги примеров.
   • Авторский конспект

3. Объектно-ориентированное программирование (ООП) в C++

   • Авторский конспект, может быть дополнен после окончания лекций по данной теме.
   • Раздаточный материал, часть 1: примеры реализации инкапсуляции, наследования, полиморфизма, конструктора и деструктора.
   • Раздаточный материал, часть 2: примеры реализации конструктора копирования и перемещения, перегрузки операторов, использования указателей на члены класса.

4. Обработка ошибок и механизм исключительных ситуаций в C++

   • Авторский конспект
   • Раздаточный материал: листинги примеров.

5. Алгоритмы сортировки

   • Авторский конспект
   • Раздаточный материал: листинги реализаций алгоритмов сортировки и таблицы для ручного разбора их работы.
   • Демонстрационная программа с реализацией алгоритмов сортировки и сравнением их быстродействия.

6. Динамические структуры данных

   Авторский конспект

7. Шаблоны С++ и стандартная библиотека шаблонов (STL)

   • Авторский конспект
   • Раздаточный материал: листинги примеров, таблицы и иллюстрации.

8. Средства автоматизации разработки программ

   • Слайды
   Перечень рассмотренных средств со ссылками и комментариями.
   • Цикл обучающих статей по Mercurial Джоэля Спольски (на английском языке). Другие статьи того же автора рекомендуются.
   • Видео-анонс СКВ компании JetBrains, призванной решить проблемы распределенных СКВ.
   • См. примеры документирующих комментариев в демонстрационном проекте StringSearch ЛР № 2.

Лабораторные работы

1. Введение в язык C++ и его основы. Интегрированная среда разработки Code::Blocks

   • Демонстрационный проект Introduction
   • Два слайда о средствах разработки.
   • Сортировка массива и двоичный поиск — подробно комментированный код с лабораторного занятия (вариант без ошибок). Проект в Code::Blocks создайте самостоятельно.
   • Решение СЛАУ методом Гаусса — исходный код без комментариев (проект в Code::Blocks создайте самостоятельно), файл примера входных данных и слайды-«шпаргалка». Статья о числах с плавающей запятой здесь.
   • Материалы к защите. При обнаружении проблем: ошибок, непонятных формулировок — сообщите, пожалуйста, Дмитрию Козлюку.

2. Динамическая память и указатели. Ссылки. Строки C

   • Демонстрационные проекты: работа с динамической памятью, ссылками, структурами и файловый ввод-вывод.
   • Общее задание
   • Бригадные задания
   • Особое задание для Романа Лебедева, хотя и другим выполнять не возбраняется. Засчитывается и как вариант ЛР № 2, и в счет решения практической задачи при будущей защите ЛР № 2.

3. Объектно-ориентированное программирование (ООП) в C++

   • Демонстрационные проекты:

     • Strings — основной пример для знакомства с ООП.
     • Expressions — потребуется позже для одного из вариантов бригадных заданий. Пример объектно-ориентированной архитектуры.
     • PointersToMembers — пример из авторского конспекта лекции.
   • Общее задание

   • Бригадные задания

     Для вариантов 14, 15 и 16 требуется подключение библиотек libcurl 7.32.0, libxml2 2.7.8 (также понадобится zlib1.dll из архивов) и libiconv 1.9.2 соответственно. Ссылки даны на версии для ОС семейства Windows и компилятора GCC из состава MinGW (32 бита). Для подключения библиотек в Code::Blocks следуйте инструкции (c примером).

   • Код с лабораторных занятий:

     • А-02-11, от 11 октября 2013. Создан класс Account для представления банковского счета. Реализованы конструктор, деструктор и конструктор копирования. Мы остановились на том, что операция присваивания работает не так, как нужно, и требуется перегрузить её подобно копированию.
     • А-01-11, от 18 октября 2013. Оператор присваивания, недостававший в предыдущем варианте, корректно перегружен. Создан класс CreditAccount и на его примере демонстрируется полиморфизм и виртуальные методы. В качестве примера чисто абстрактного класса (интерфейса) заведен тип Printable.

     Если брать этот код за основу для общего задания, перемещайте реализацию методов в отдельный файл Account.cpp, а объявление класса — в Account.h (на занятии мы просто экономили время и место), и так для всех классов.

4. Структуры данных

   • Общее задание
   • Бригадные задания
   • Код с лабораторных занятий обеих группы с комментариями.
   • Иллюстрации операций над односвязным списком

5. Шаблоны и STL

   • Общее задание
   • Бригадные задания
   • Код с занятия 22 ноября 2013 (Cloud9, общедоступен, только чтение). Копия от 03.12.2013.

Требования

Сдача заданий и защит

Работа считается сданной, если за нее в журнале стоит оценка. Повышать оценку можно, досдавая и исправляя задания в течение семестра (но если по каким-либо причинам оценка ограничена сверху, это сохраняется). Зачетная оценка учитывает и текущую оценку, и оценку в срок.

По первой лабораторной работе необходимо сдать индивидуально защиту, включающую:

1. Решение теоретической задачи.

2. На выбор, одно из двух:

   • ответ на 2 теоретических вопроса;
   • решение практической задачи и пояснение кода.

   Членам бригады желательно выбрать разное, чтобы не мешать друг другу.

Студент получает номера вопросов (вариантов) из заранее опубликованных списков и может готовиться при помощи любых средств.

По каждой следующей лабораторной работе необходимо:

1. Выполнить практическое задание (для бригады).
2. В устной беседе пояснить решение практического задания (индивидуально).

К лабораторной работе не допускаются бригады, в которых хотя бы у одного участника не сдано две и более прошедших работы (кроме пропусков по уважительной причине, конечно же).

При пропуске предшествующего занятия или при опоздании более, чем на 30 минут, для участия в занятии требуется допуск из деканата.

Оформление кода

Предъявляемый для проверки код должен быть аккуратно и единообразно оформлен: переменным даны осмысленные имена, блоки кода выделены отступами и т. п. Правила, как именно это делать, называются соглашениями о кодировании. Вот некоторые популярные:

• Google C++ Style Guide
• GNU Coding Standards
• Соглашение об оформлении кода команды RSDN

Неряшливо оформленный код проверяться не будет!

Средства разработки

Рекомендованные

GNU Compiler Collection (gcc) — компилятор и компоновщик

GCC — это бесплатный и открытый кросплатформенный набор средств для компиляции и отладки для различных языков программирования. Установка в ОС семейства *nix описана в документации на сайте (обычно уже есть в системе). В ОС семейства Microsoft Windows рекомендуется установка в составе MinGW или Cygwin.

Code::Blocks — интегрированная среда разработки

Code::Blocks — это бесплатная интегрированная среда разработки (ИСР; англ. integrated development environment, IDE) с открытым исходным кодом для ОС Windows и Linux. Версия для Windows поставляется как в редакции со встроенным компилятором GCC (достаточно установить Code::Blocks), так и без компилятора.

Инструкция по установке рекомендованных средств разработки для ОС Microsoft Windows XP и файл default.conf c минималистичным набором настроек и схемами подсветки кода. Для Windows 7 и 8 рекомендуется устанавливать Code::Blocks с интегрированным MinGW.

Пользуйтесь англоязычными версиями! Локализованные в индустрии практически не применяются, и вам будет сложно найти помощь.

Альтернативные

Можно пользоваться любыми средствами разработки при условиях:

• Вопросы настройки выбранной среды и работы с ней решаются самостоятельно.
• Если ваши средства разработки бесплатные, работают в Windows XP, и вся бригада желает их использовать, можно договорится установить ПО в лаборатории.
• Нельзя использовать нестандартные расширения языка C++. Запрещается использовать библиотеки Qt, VCL и т. п.

Некоторые альтернативные средства разработки:

• Eclipse — бесплатная кроссплатформенная IDE с открытым исходным кодом, популярная в индустрии. Разработка на C++ осуществляется, как правило, при помощи расширения C/C++ Development Tools (CDT). Установить и настроить можно по инструкции с поправкой на версию Eclipse.
• Microsoft Visual Studio 2012 (MSVS) — популярная в индустрии IDE с собственным компилятором для Windows 7 и выше. Редакция Express бесплатна для некоммерческого использования — её возможностей достаточно для учебного курса. Внимание: стандарт C++11 поддерживается MSVS не полностью (на сентябрь 2013).

Вспомогательные

• PVS-Studio
• CppCheck

Для использования расширения интеграции CppCheck в Code::Blocks необходимо указать путь к испольняемому файлу в настройках: Settings / Environment / CppCheck, например, C:\Program Files (x86)\CppCheck\cppcheck.exe.

Генераторы документации

• Doxygen
• Doc-O-Matic

Для использования Doxygen с Code::Blocks при помощи расширения DoxyBlocks нужно:

1. Загрузить и установить Doxygen.
2. В диалоге, вызываемом из пункта меню DoxyBlocks / Open Preferences…, указать путь к исполняемым файлам Doxygen.
3. При дальнейшей работе:
   • Чтобы сгенерировать документацию, выбрать в меню пункт DoxyBlocks / Extract documentation.
   • Просмотреть полученную документацию можно, выбрав в меню пункт DoxyBlocks / Run HTML (если была выбрана документация HTML, как по умолчанию).

Анализаторы производительности

• Intel VTune Amplifier XE
• GNU Profiler (GProf):
  • Руководство пользователя для утилиты командной строки grof, где описано значение столбцов таблицы-результата.
  • Для профилирования программы в Code::Blocks:
    • в опциях компилятора указать опцию «Profile code when executed» (-pg);
    • выполнить запуск программы (вплоть до ее завершения);
    • отобразить результаты профилирования из меню Plugins / Code profiler.

Системы контроля версий

• Сайт Git с бесплатной книгой «Pro Git» (доступен приличный русский перевод).
• Популярные хостинги хранилищ Git: GitHub и BitBucket.
• Сайт Subversion (SVN), классической централизованной СКВ.
• Система Perforce

Содержание курса

Темы приводятся ориентировочно, могут быть изменены, исключены или добавлены.

• Язык C++

  1. Основы языка
  2. Работа с динамической памятью и строками C
  3. Объектно-ориентированное программирование (крупная тема)
  4. Обработка ошибок и механизм исключительных ситуаций
  5. Шаблоны (вкратце). Стандартная библиотека шаблонов (STL)
  6. Средства автоматизации разработки ПО (анализ кода и производительности, контроль версий и т. п.)

• Алгоритмы и структуры данных

  1. Структуры данных: массив, списки, очередь, стек, дек, деревья
  2. Алгоритмы: поиск, сортировка. Алгоритмическая сложность.

Будет также рассмотрена отладка программ, работа с внешними программными библиотеками. Курс воспитывает активную самостоятельную работу с литературой и документацией.

Дополнительные материалы

Литература

Стандарты языка C  и C++

В курсе преподается C++11 (стандарт ISO/IEC 14882:2011).

Доступ к стандартам ISO и ANSI платный (порядка 200–250 $ за документ). Однако, бесплатно доступны черновики (drafts) стардартов, минимально отличающиеся от окончательной редакции. Язык стандартов — только английский.

• Стандарт языка C на сайте ISO
• Стандарт языка C++ на сайте ISO
• Последний черновик стандарта языка С++ (№ 3690)
• Последний черновик стандарта языка C (№ 1539)

Печатные издания

Язык C++

1. The C++ Programming Language, 4th Edition by Bjarne Stroustrup, July 10 2013
2. Стивен Прата. Язык программирования C++. Лекции и упражнения, 6-е издание / перевод с англ. Корниенко Ю. и Моргуновой А. (C++ Primer Plus (6th Edition). — М.: Вильямс. — 2012 г. — 1248 с.

Алгоритмы и структуры данных

1. Томас Кормен и др. Алгоритмы. Построение и анализ / пер. с англ. (Introduction to Algorithms) — М.: Вильямс. — 2012 г. — 1296 с.
2. Роберт Седжвик. Фундаментальные алгоритмы на С++, 2-е издание / пер. с англ. (Algorithms in C++). — М.: DiaSoft — 2001 г. — 688 с.
3. Стивен Скиена. Алгоритмы. Руководство по разработке, 2-е издание / пер. с англ. (The Algorithm Design Manual, Second Edition) — СПб.: БХВ-Петербург. — 2011 г. — 720 с.

Электронные ресурсы

• Сайт C++ Reference — неофициальный, но подробный справочник, достаточно авторитетный в профессиональных кругах.
• Конспект лекций по C & C++ Чибизовой Натальи Владимировны, доцента кафедры Прикладной математики НИУ «МЭИ».
• Сайт Stack Overflow — система обмена знаниями между специалистами в форме вопросов и ответов (напоминает одновременно форум и открытый FAQ). Очень популярен, содержит развернутые решения практически всех типичных проблем. Перед использованием рекомендуется научиться правильно задавать вопросы. Благодарим Бориса Вишнякова за рекомендацию Stack Overflow.
• Сайт Ideone.com — бесплатный online компилятор для быстрой проверки небольших программ.

Преподаватели

Связь: см. страницу на сайте кафедры.

Козлюк Дмитрий Александрович

Ведет: лабораторные работы.

Связь: ОСЭП, электронная почта, «ВКонтакте»,  373-337-709, Dmitry.Kozliuk

Правила общения по электронной почте:

• Пишите грамотно.
• Давайте письмам осмысленные темы (иначе неудобно, так как новое письмо может потеряться). Подписываться в теме письма не нужно.
• Под очередное задание, вопрос и т. п. заводите новую ветвь переписки, а не отвечайте в старой (так хорошо, а так — плохо).
• Используйте названия файлов вида А0209_Козлюк_Дмитрий_ЛР1 (имя, фамилия и группа — ваши). Отправляя архив с кодом, заключайте все файлы в каталог с подобным названием. Исполняемые файлы (*.exe) в архив включать не нужно.
• Цитируйте только необходимую часть сообщения.

Соблюдение этих правил сделает нашу переписку эффективнее и снизит риск путаницы.

Никитин Вадим Владимирович

Ведет: лабораторные работы.

Авторы курса: Дербенев Н. В., Козлюк Д. А., Никитин В. В., кафедра Управления и информатики НИУ «МЭИ», 2013 г.

Ответственный за страницу: Козлюк Д. А.