Transcript Memory-Based Learning Instance-Based Learning K

NESNEYE-YÖNELİK
PROGRAMLAMA
GİRİŞ
Yılmaz Kılıçaslan
Sunum Planı
 Programlama nedir?
 Karmaşıklık
 Nesneye-Yönelik Programlamanın İlkeleri
2
Programlama Nedir?
 Sanat?
 Mühendislik?
 Problem Çözme?
Yazılım Projesi Etkinlikleri
PLANLAMA
TASARIM
ANALİZ
KODLAMA
VE
TEST
SCM/SQA
BİRLEŞTİRME
VE
TEST
TEST PLANI
HAZIRLAMA
TEST
PROSEDÜR
HAZIRLAMA
KULLANIM
HAZIRLIĞI
4
Yazılım Geliştirme Evreleri
 Analiz
 Tasarım
 Kodlama
 Engtegrasyon
5
Analiz
 Ne yapacağız?
– Gereklilikler
– Problem sahası
6
Tasarım
 Nasıl yapacağız?
– Genel / mantıksal tasarım
– Soyut düşün!
– Ayrıntılı / fiziksel tasarım
– Somuta dönüştür!
7
Kodlama
 Programı yazmaya bilgisayar başında
başlama!
 Azar azar kodla – sık sık test et!
 İlk önce, ilk derleme hatasını düzelt!
8
Entegrasyon
 Birleştirilebilir
ve sınanmış kod
parçaları elde eder etmez, bunları
birleştir!
 Her birleştirme sonrasında, mutlaka
test yap!
9
Yazılım Karmaşıklığı
 "Einstein argued that there must be simplified
explanations of nature, because God is not
capricious or arbitrary. No such faith comforts the
software engineer. Much of the complexity that he
must master is arbitrary complexity.”
Fred Brooks, 1986
 "The complexity of software is an essential
property, not an accidental one."
Fred Brooks, 1995
10
Yazılım Karmaşıklığının Dört Öğesi
 Problem sahasının karmaşıklığı
 Yazılım
geliştirme
sürecini
yönetme
güçlüğü
 Yazılımın mümkün kıldığı esneklik
 Ayrık sistemlerin beklenmeyen davranışları
11
Problem sahasının karmaşıklığı
 Çatışan talepler
 Çelişen talepler
 Anlatılamayan talepler
 Değişen talepler
 ...
12
Yazılım geliştirme sürecini yönetme güçlüğü
13
Yazılımın mümkün kıldığı esneklik
 Bir yazılımcı herşeyi programlayabilir!
14
Ayrık sistemlerin beklenmeyen davranışları
 “When we say that a system is described by a
continuous function, we are saying that it can
contain no hidden surprises. Small changes in
inputs will always cause correspondingly small
changes in outputs.” Parnas (1985)
 “On the other hand, discrete systems by their very
nature have a finite number of possible states; in
large systems, there is a combinatorial explosion
that makes this number very large.” Booch (1998)
15
İnsanı aşan karmaşıklık
“The distinguishing characteristic of industrialstrength software is that it is intensely difficult, if
not impossible, for the individual developer to
comprehend all the subtleties of its design. Stated
in blunt terms, the complexity of such systems
exceeds the human intellectual capacity. Alas, this
complexity we speak of seems to be an essential
property of all large software systems. By
essential we mean that we may master this
complexity, but we can never make it go away.” 16
Grady Booch, 1998
Yazılım Mühendislerinin Kapasitesi
"The world is only sparsely populated with
geniuses. There is no reason to believe that
the software engineering community has an
inordinately large proportion of them.”
Lawrence Peters, 1981
17
Kontrolsüz Karmaşıklığın Sonuçları
 “Bir sistem ne kadar karmaşık olursa, top
yekûn çökme olasılığı o kadar yüksek olur.”
Shankar (1984)
 Yazılım Bunalımı: süresini ve/veya
bütçesini aşmış, müşteri gerekliliklerini
karşılamayan projeler.
18
NYP öncesi karmaşıklık-maliyet ilişkisi
19
How to program a computer to play good chess
1990s chess-playing computer
It used to be thought in the 1950's
and on into the 1960's-that the trick
to making a machine play well was
to make the machine look further
ahead into the branching network
of possible sequences of play than
any chess master can.
However, as this goal gradually became
attained, the level of computer chess did
not have any sudden spurt, and surpass
human experts. In fact, a human expert can
quite soundly and confidently trounce the
best chess programs of this day.
Hofstadter, 1979
Grandmaster Garry Kasparov,
former World Chess Champion
Chunking and Chess skill
In the 1940's, the Dutch psychologist Adriaan
de Groot made studies of how chess novices
and chess masters perceive a chess situation.
Put in their starkest terms, his results imply that
chess masters perceive the distribution of
pieces in chunks.
Computer Systems
When a computer program is running, it can
be viewed on a number of levels. On each
level, the description is given in the
language of computer science, which makes
all the de descriptions similar in some ways
to each other-yet there are extremely
important differences between the views
one gets on the different levels.
Instructions and Data
The words of memory
contain not only data
to be acted on, but
also the program to act
on the data.
The base sequence for the chromosome of
bacteriophage OX174
Machine Language vs. Assembly Language
84, 0, 184, 142, 216, 198, 6, 158, 15, 36, 205, 32
If you were to enter these numbers
into your computer's memory and
run them under MS-DOS, you would
see a dollar sign placed in the lower
right hand corner of your screen,
since that is what these numbers tell
the computer to do.
MOV AX, 47104
MOV DS, AX
MOV [3998], 36
INT 32
A "stratified" picture of Al
FIGURE 59. To create intelligent
programs, one needs to build up a
series of levels of hardware and
software, so that one is spared the
agony of seeing everything only on
the lowest level. Descriptions of a
single process on different levels
will sound verb different from each
other, only the top one being
sufficiently chunked that it is
comprehensible to us. [Adapted
from P. H. Winston, Artificial
Intelligence
(Reading,
Mass.:
Addison-ifele'', 1977)]
PROGRAMLAMA YAKLAŞIMLARI
 Bir programlama dili algoritmalar ve veri
yapılarından oluşur.
 Programlama
dilleri programlamaya yaklaşım
açısından 4 gruba ayrılabilir:
–
–
–
–
Prosedür yönelimli diller (örn. Fortran, Pascal)
Fonksiyon yönelimli diller (örn. Lisp)
Nesne yönelimli diller (örn. C++, C#, Java)
Mantık yönelimli diller (örn. Prolog)
27
PROSEDÜR YÖNELİMLİ DİLLERE ALTERNATİF
OLARAK NESNE YÖNELİMLİ DİLLER
 Geleneksel
prosedür
yönelimli
programlama
yaklaşımında, bir program gerçekleştirilecek bir dizi
işlem adımını, yani bir algoritmayı, tanımlar.
 Nesneye-yönelik
yaklaşımda ise, bir program
birbiriyle etkileşim halinde olan bir nesneler sistemini
tanımlar.
 C++’ı tümüyle prosedürel bir dil olarak kullanabiliriz;
fakat, ancak nesneye-yönelik bir yaklaşımla bu dilin
bütün potansiyelini açığa çıkarabiliriz.
28
NESNEYE-YÖNELİK PROGRAMLAMANIN
TEMEL KAVRAMLARI
 Nesneye-yönelik
kavramları,
programlamanın
temel
– büyük programlar yazmayı kolaylaştıran soyutlama,
– programları değiştirmeyi ve korumayı kolaylaştıran
saklama ve
– programları kolayca genişletilebilir kılan sınıf
hiyerarşisidir.
 Herhangi bir programlama dilinde bu kavramları
uygulayabilirsiniz;
fakat,
programlama
dilleri
salt
tasarlanmışlardır.
nesneye-yönelik
bu
amaçla
29
SOYUTLAMA - 1
“Soyutlama” , belirli bir bakış açısından, önemli özelliklere odaklanabilmek için
ayrıntıları göz ardı etme sürecidir.
30
SOYUTLAMA - 2
 Geleneksel olarak, bir programlama dili soyutlama
yapmaya izin verdiği ölçüde yüksek-düzeyli
(high-level) kabul edilir.
 C++ (ve diğer nesneye-yönelik programla dilleri)
verilen bir işi C’den daha soyut bir tarzda
tanımlama imkanı verirken, C de Birleştirici
Dillerden daha soyut bir ortam sunar.
 Bir programın ne yaptığını Birleştirici Dillerden
daha ayrıntılı tanımlamak mümkün müdür?
31
PROSEDÜREL SOYUTLAMA-1
 İşlemlere
ilişkin ayrıntıları göz ardı
etmemize
izin
veren
“prosedürel
soyutlama” en yaygın soyutlama tarzıdır.
 Belirli bir dilde bir program yazarken
programcı kendisini bu dilin sunmuş olduğu
soyutlama düzeyiyle sınırlamak zorunda
değildir. Birçok dil kullanıcı-tanımlı
fonksiyonlar
(rutinler,
prosedürler)
yardımıyla prosedürel soyutlama düzeyini
daha yukarılara taşımaya izin verir.
32
PROSEDÜREL SOYUTLAMA-2

Kendi fonksiyonlarınızı yazarak, programın yaptığı bir dizi işleme bir isim vermiş
olursunuz. Örneğin, iki karakter katarının aynılığını büyük-küçük harf ayrımı
gözetmeksizin test eden aşağıdaki kodu,
while (*s != ‘\0’)
{ if ((*s == *t) ||
((*s >= ‘A’) && (*s <= ‘Z’) && ((*s+32) == *t)) ||
((*t >= ‘A’) && (*t <= ‘Z’) && ((*t+32) == *s)) )
{ s++; t++; }
else break; }
if (*s == ‘\0’) printf(“esit \n”);
else printf(“esit degil \n”);
bir fonksiyon içine yerleştirebiliriz:
if ( !_stricmp(s, t) ) printf(“eşit \n”)
else printf(“esit degil \n”);
33
PROSEDÜREL DEKOMPOZİSYON
 Yapısal programlama yaklaşımında,
– ilk tasarım adımı programdan beklenen işlevselliği belirlemektir.
Yanıtlanması gereken, “Bu program ne yapacak?” sorusudur.
– Ardından, istenileni gerçekleştirmesi için programın atması
gereken temel adımlar yüksek-düzeyli “pseudo” kodlar ya da akış
diyagramları yardımıyla belirlenir.
– Sonrasında, her temel adım daha küçük adımlara bölünerek tasarım
daha rafine hale getirilir.
 Bu
yaklaşıma, prosedürel
decomposition”) denir.
ayrıştırma
(“procedural
34
PROSEDÜREL DEKOMPOZİSYON
35
VERİ SOYUTLAMASI-1
 Bir veri tipinin nasıl yapılandığının ayrıntılarını
göz ardı etmemize izin veren soyutlama tarzına
“veri soyutlaması” denir.
 Örneğin, bilgisayardaki her tür veri ikili sayılar
olarak düşünülebilir. Fakat, birçok programcı
ondalık sayılarla düşünmeyi tercih ettiği için,
dillerin çoğu tam ve “floating” sayıları destekler.
 Basic dili karakter katarı (string) tipini bir veri
soyutlaması olarak destekler. Diğer yandan, C dili
string soyutlamasını doğrudan desteklemez. Bu
dilde stringler ardışık bellek hücrelerini işgal eden
bir dizi karakter olarak tanımlanmıştır.
36
VERİ SOYUTLAMASI-2
 Prosedürel
soyutlama kapasitelerinin aksine,
birçok dil yeni veri soyutlaması düzeyleri
yaratmak konusunda sınırlı destek sağlarlar.
 C kullanıcı tanımlı veri tiplerini “structure”lar ve
“typedef”ler aracılığıyla destekler.
 Birçok programcı “structure”ları basit bir
değişkenler topluluğu olarak kullanır:
struct
{ char
long
char
char
KisiBilgisi
isim[30];
telefon;
adres1[30];
adrese2[30]; }
37
Nesne: Prosedürel Soyutlama + Veri Soyutlaması
 Bir
“structure”ın
bildirimini
kendisini
kullanmamız gereken fonksiyonları belirtmeden
yapabiliriz. C dili, içsel olarak birbirlerine bağlı
olmalarına rağmen, prosedürel soyutlamayı ve veri
soyutlamasını iki ayrı teknik olarak sunar.
 Bu tekniklerin birleştiği noktada nesne-tabanlı ya
da nesneye-yönelik programlama yaklaşımı doğar.
38
SINIFLAR
 Nesneye-yönelik
programlama,
prosedürel
soyutlama ve veri soyutlamasını sınıflar biçiminde
birleştirir.
 Bir sınıfı tanımlarken, yüksek-düzeyli soyut bir
yapıya ilişkin her şey belirlenir.
 Bu sınıfa ait bir nesneyi kullanırken, sınıf içinde
bildirilmiş veri tipleri ve onlar üzerinde
tanımlanmış işlemler göz ardı edilebilir.
39
SARMALAMA
 Programımızın tasarımını kendi işlem kümelerine
sahip soyut veri tipleri etrafında yaparak
kendimizi kodlama / gerçekleme detaylarından
daha fazla arındırırız. Bu da bizi nesneye-yönelik
programlamanın
bir
diğer
avantajına,
sarmalamaya, götürür.
40
Sarmalama = Bilgi Saklama
 “Sarmalama”,
soyutlamayı desteklemek yada
güçlendirmek için bir sınıfın iç yapısının
gizlenmesidir. Bu gizleme, bir sınıfın “görünür”
arayüzü ile “özel” gerçeklemesi arasında keskin
bir ayrım yapmamızı gerektirir.
 Bir sınıfın arayüzü o sınıfın ne yapabileceğini,
gerçeklemesi ise bunu nasıl yapabileceğini
gösterir.
41
Verileri Fonksiyonlarla Gizleme
 Gerçek bir sarmalama, verileri fonksiyonlarla
gizlemeyi gerektirir:
Fonk.
VERİ
Fonk.
Erişilebilir verili nesne
Fonk.
Fonk.
Fonk.
Fonk.
Gizli verili nesne
VERİc
Fonk. Fonk.
Fonk.
42
Modülerlik
 Modularity is the property of a system that has
been decomposed into a set of cohesive and
loosely coupled modules. Booch (1998)
 Header Dosyası – Örnek:
// gplan.h
#ifndef _GPLAN_H
#define _GPLAN_H 1
#include "gtypes.h"
#include "except.h"
#include "actions.h"
class GrowingPlan ...
class FruitGrowingPlan ...
class GrainGrowingPlan ...
…
#endif
43
SINIF HİYERARŞİSİ

Nesneye-yönelik programlamanın, prosedürel programlamada
bulunmayan, bir özelliği, tip hiyerarşisi tanımlayabilme yeteneğidir.
 Örneğin, C Dili bütün veri tiplerini birbirinden bağımsız olarak ele
alırken, C++ bir sınıfın başka bir sınıfın alt-tipi olarak tanımlanmasına;
sınıflar arası benzerlikleri bir ortak üst-sınıf altında toplamaya izin
verir.
 Birkaç sınıf için ortak bir üst-sınıf tanımlama da bir tür soyutlamadır.
Sınıfların ortaklaşa taşıdıkları bazı yönler üzerinde odaklanıp
diğerlerini göz ardı etmeye izin verir.
 Bir sınıf hiyerarşisi tanımlamanın 2 pratik faydası vardır:
– Türetilmiş sınıf üst-sınıfın kodunu paylaşabilir;
– Türetilmiş sınıf üst-sınıfın arayüzünü paylaşabilir.
44
KOD KALITIMI
 Eğer yeni bir sınıf tanımlıyorsanız ve mevcut bir
sınıfın işlevselliğinden yararlanmak istiyorsanız,
yeni sınıfınızı mevcut sınıftan türetirsiniz. Bu
durumda kalıtım mekanizmaları size mevcut kodu
yeniden kullanma imkanı sağlar.
45
ARAYÜZ KALITIMI
 Bir diğer kalıtım stratejisi, türetilmiş sınıfın üst-
sınıfının eleman fonksiyonlarının yalnızca
isimlerini kalıtım yoluyla almasıdır. Türetilmiş
sınıf bu fonksiyonlar için kendi kodunu kullanır.
 Arayüz kalıtımının temel faydası çok-biçimliliğe
izin vermesidir.
46
ÖZET
 Yazılımın kendisi ve geliştirme süreçleri karmaşıktır.
 Karmaşıklığın üstesinden gelmenin en iyi yolu soyutlamadır.
 Sınıflar,
– Soyutlama
– Sarmalama
– Hiyerarşik veri yapılanması
için gerekli desteği sağlarlar.
47
Kaynaklar







Booch, G. 1998. Object-Orinted Analysis and Design. Addison-Wesley.
Brooks, F. April 1987. No Silver Bullet: Essence and Accidents of
Software Engineering. IEEE Computer vol. 20(4), p. 12.
Brooks, F. 1995. "Chap. 17". "'No Silver Bullet' Refined" (Anniversary
Edition with four new chapters ed.) Addison-Wesley.
Hofstadter, D. 1979. Gödel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid,
Basic Books.
Parnas, D. july 1985. Software Aspects of Strategic Defense System
Victoria, Canada: University of Victoria, Report DCS-47-IR.
Peters, L. 1981. Software Design. New York, NY: Yourdon Press, p. 22.
Shankar, K. 1984. Data Design: Types, Structures, and Abstractions.
Handbook of Software Engineering. New York, NY: Van Nostrand
Reinhold, p. 253.
48