252-0027 Einführung in die Programmierung - Herbstsemester 2021/22 Department Informatik ETH Zürich - ETH Zürich
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
252-0027 Einführung in die Programmierung Herbstsemester 2021/22 Thomas R. Gross Department Informatik ETH Zürich ©Thomas Gross 2020, 2021
Vorlesung Logistik § Im Hörsaal Präsensvorlesung Mit Übertragung in ML E12 Mit Übertragung im LiveStream § LiveStream Übertragung § www.lst.inf.ethz.ch für Details (für alles!) § Übungen Präsenzveranstaltung § Online Gruppe(n) 2
Hybrid Vorlesung
§ Im Hörsaal Präsensvorlesung
§ Stellen Sie Fragen!
§ Bitte eine persönlichen Gespräche
§ Remote Übertragung
§ Fragen via Chat
§ Quiz – noch offen
3
Hybrid Vorlesung § Im Hörsaal Präsensvorlesung § Stellen Sie Fragen! § Bitte eine persönlichen Gespräche § Remote Übertragung § Fragen via Chat § Quiz – noch offen § Hybrid lectures: schwierig für Dozent und Studierende § Gründe +: Schutz und Präsens bereichert 4
Hybrid Vorlesung § Im Hörsaal Präsensvorlesung § Stellen Sie Fragen! § Bitte eine persönlichen Gespräche § Remote Übertragung § Fragen via Chat § Quiz – noch offen § Hybrid lectures: schwierig für Dozent und Studierende § Gründe -: Half the fun for twice the pain 5
Eine (persönliche) Bitte
§ Eingeschriebene Studierende: 506 (16.9., 17:00)
§ Videoübertragung vom D28 à E 12
§ Aufzeichnung
§ Im D 28/E 12 keine Gespräche!
§ Wenn Sie SMS/Omlet/Threema/WhatsApp/Messenger nutzen:
§ Leise o.k.
6
Das Programm für heute
«Educators, generals, dieticians, psychologists, and
parents program. Armies, students, and some societies
are programmed.»
Alan Perlis (Foreword to «Structure and Interpretation of Computer
Programs», H. Abelson and G. J. Sussman, 1985)
Für uns: Allgemeinste Form des Programmieren:
«Computer Programming»
7Das Programm für heute
§ Warum Programmieren lernen?
§ Bezug zum Informatikstudium an der ETH
§ Praktische Aspekte
§ Übungen
§ Computer(räume)
§ Wie wir die Lernziele erreichen ...
8Warum Programmieren lernen?
910
11
Warum Programmieren lernen?
§ Was ist überhaupt «Programmieren»
§ Programmieren –> Programm
§ Programm: griechisch prógramma = schriftliche Bekanntmachung,
Aufruf; Tagesordnung [Duden]
§ Programm(ausführung) manipuliert Symbole
§ Text, Zahlen, Bilder, …
13Warum Programmieren lernen?
§ Was ist überhaupt «Programmieren»
§ Programmieren –> Programm
§ Programm: griechisch prógramma = schriftliche Bekanntmachung,
Aufruf; Tagesordnung [Duden]
§ Programmieren (Zusammenfassend): Software Entwicklung
§ Programmierung behandelt alle Aspekte – von Entwurf bis Installation
15Tag des Programmierers [from Wikipedia]
Der Tag des Programmierers (russisch День программиста) ist
ein russischer Gedenktag, der am 256. Tag des Jahres begangen
wird.[1] Das ist der 13. September; in Schaltjahren jedoch der 12.
September. [..]
Der Tag des Programmierers ist ein „beruflicher Gedenktag“.
Russland hat einige dieser Gedenktage, an denen jeweils die
Spezialisten eines bestimmten Berufes geehrt werden. Diese sind
aber keine arbeitsfreien Tage.[2]
16Programmieren
§ Erstellen eines Programms
§ Programm: Folge von Anweisungen, die von einem
Computer ausgeführt werden (können)
§ Programm realisiert einen Algorithmus
§ Algorithmus: beschreibt Schritt-für-Schritt wie eine Aufgabe gelöst
wird
17Programmierung und Informatik
§ Ein Thema der Informatik – es gibt auch andere
§ Zentral wenn Sie lernen wollen, wie die Informatik ein Problem angeht
§ Fokus auf «Möglichkeiten und Grenzen der maschinellen
Informationsverarbeitung»
§ Es gibt «unmögliche» Probleme
§ Kosten der Berechnung (einer Lösung) sind sehr wichtig
18Programmierung
«Programming as universal activity» by Vinton Cerf, CACM
March 2016, vol 59(3) p 7
§ analyzing problems
§ breaking them down into manageable parts
§ finding solutions
§ integrating the results
19Programmierung
«Programming as universal activity» by Vinton Cerf, CACM
March 2016, vol 59(3) p 7
§ Probleme analysieren
§ Probleme in (beherrschbare) Teilprobleme zerlegen
§ Lösungen finden
§ Ergebnisse zusammenfügen/kombinieren
20Vinton Cerf (*1943)
Ph.D. UCLA (1972)
Assistant Professor Stanford (1972-76)
Program Manager (D)ARPA (1976-82)
Zusammen mit Bob Kahn massgeblich
an der Entwicklung von TCP/IP beteiligt
(Internet Protokoll)
Nach 1982 diverse Positionen in
Industrie & Verbänden, seit 2005 VP
Google
Dr. h.c. ETH 1998 Schlagfertig beantwortete Vint Cerf die teilweise
ziemlich kritischen Fragen des ETH-Publikums.(2006)
http://web.ethlife.ethz.ch/articles/campuslife/vintcerf.html 21Programmierung
§ Lösungen finden: für andere Menschen
§ Beschreiben wie eine Lösung aussehen soll
§ Lösungen finden: für eine Maschine
§ Anweisungen für eine Maschine/Computer
§ Beschreibung, Anweisung: in einer «Sprache»
23Wie Programmieren lernen?
§ Programm: Folge von Anweisungen, die von einem
Computer ausgeführt werden (können)
§ Wir müssen verstehen welche Anweisungen der Computer
ausführen kann
§ Dann Erstellen der Folge von Anweisungen
§ Mögliche Anweisungen: Programmiersprache
24Einführung in die Programmierung
§ Müssen eine Programmiersprache verwenden
§ Sprache für Computer (führt aus)
§ ... schreibt
§ Sprache für Menschen (schreibt, liest)
§ ... selten führt aus (heute)
25Einführung in die Programmierung
§ Müssen eine Programmiersprache verwenden
§ Sprache für Computer (führt aus)
§ ... schreibt Heute: Maschine
Früher:
§ Sprache für Menschen (schreibt, liest) Berufsbezeichnung
§ ... selten führt aus (heute)
§ Charles [Peirce] was appointed to his first official position in the Coast
Guard Survey [..] in July 1861, as an assistant computer at $ 35 per
month. (J. Brent, Charles Sanders Peirce: A Life. 1993. p 61) 26Einführung in die Programmierung
§ Müssen eine Programmiersprache verwenden
§ Wir verwenden Java™
§ «Industrial strength» Sprache
§ Viele Konzepte
§ Nicht alle werden in «Einf. in die Programmierung»
vorgestellt/verwendet
§ … diese werden auch nicht für die Prüfung erwartet
§ Mehr Themen/Konzepte in weiteren Vorlesungen
28Programmieren
§ Wie kann man Programmieren lernen?
§ Braucht man eine besondere Begabung?
§ Gibt es nur Naturtalente (und der Rest kann zuschauen)?
§ Wie kann man XXXX lernen?
29Jede(r) kann programmieren lernen
§ Ziel der Vorlesung: Kompetenz
§ Lernziel: Sie können korrekte Programme systematisch erstellen
§ Programmieren ist zentrales Thema der Informatik
§ Aber nicht das einzige!
§ Wichtig sind:
§ Aufmerksamkeit
§ Imagination, Phantasie
§ Übung
33Diese Veranstaltung
§ Vorlesungen (ML D 28)
§ Dienstag 10 – 12
§ Freitag 8 – 10 (ausserdem Do 30. 9. & ?? 1. 10. 14 – 15, ETF F5)
§ Übungen (diverse Räume)
§ Mittwoch 8 – 10
§ Donnerstag 8 – 10 (nur für Interdisziplinäre Naturwissenschaften)
35Informationen
§ Web Seiten der Gruppe (Laboratory for Software Technology)
www.lst.inf.ethz.ch
§ Im ETH Corporate Design – nicht immer sofort online
§ Manchmal auch gar nicht erreichbar
36Auf unserer Web Seite finden Sie
§ Folien (wenn möglich vor der Vorlesung aber keine Garantie)
§ Achtung: 1 Seite/Slide
§ Drucken Sie 2, 4, 6 Seiten pro Blatt A4 Papier
§ Besser: drucken Sie nicht …
§ In der Vorlesung geschriebene Folien (Auswahl)
§ Vielleicht 24h-48h nach der Vorlesung
§ Diverse Links (zu Video Portal, Material der Übungsgruppen,
Aufgabenstellungen)
37Informationen
§ Auf dem Videoportal der ETH
§ Aufzeichnung des übertragenen Livestreams
§ Nur Hauptprojektor
§ Die Vorlesung wird aufgezeichnet
§ Daher …
38Veranstaltung = Vorlesung + Übung
§ Programmieren erfordert Übung
§ Nur Übung macht den Meister …
§ Sie lernen nicht programmieren wenn Sie sich nur die
Vorlesung anhören
§ Sie müssen die Übungsaufgaben lösen (oder es zumindest versuchen)
40Visionen Dez 2020
42Visionen Dez 2020
45Übungen
§ Aufgabenblätter
§ Werden über Web Seite publiziert
§ In der Übungsgruppe vor-besprochen
§ Eine Gelegenheit zu lernen!
§ Praxis Übungen
§ Bonus Übungen
§ Teilnahme an Übungsgruppe nicht verbindlich aber sehr
empfohlen
§ Es gibt selten nur eine Lösung
§ Üben Sie das Diskutieren und Vergleichen verschiedener Lösungen
46Praxis und Bonus Übungen § Werden teilweise automatisch korrigiert § «Automatisch» – durch einen Computer § d.h. durch ein Programm, das von einem Computer ausgeführt wird § Hinweis: Ihr Java Programm wird nicht direkt ausgeführt, die Java Anweisungen werden übersetzt (durch einen Compiler) § Analyse des Programms § Selbe Technologie hilft bei der Bewertung von Programmen § Thema der Forschung 47
Praxis Übungen
§ Sie können die Lösungen im Internet (wahrscheinlich) finden
§ Musterlösung aus früheren Jahren
§ Langweilen die Assistierenden
§ Eine Gelegenheit zu lernen!
§ Besprechung in der Gruppe, Feedback, Überarbeiten
48Bonus Übungen
§ Sie können (ab 4. oder 5. Aufgabenblatt) «Bonuspunkte» für
die Basisprüfung sammeln
§ Bonuspunkte helfen die Note anzuheben
§ Maximalnote auch ohne Bonus erreichbar
§ Programmieren ist Teil der Basisprüfung
§ Details später.
49Übungen vs. Prüfungserfolg (WS 19/20)
7.0
6.0
Course grade
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
0.00 0.05 0.10 0.15
Bonus 0.20 0.25
53Dank an R Meier & M Faes für die
Graphik. (Session Herbst 16/17)
Übungen vs Prüfungserfolg (WS16/17)
54[REP] Bonus vs. Programmierteil der Prüfung (WS19/20)
7.000
6.000
5.000
Programming
4.000
3.000
2.000
1.000
0.000
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300
BP Fail BP Success Bonus
55Brauchen Sie einen Computer ?
§ Im Prinzip nein (Sie können die Systeme im CAB H56/57 oder
im HG benutzen)
§ Irgendwann vielleicht schon …
§ Das Projekt Neptun bietet diverse Notebooks / Laptops zu
günstigen Konditionen
http://www.projektneptun.ch
§ Fenster bis 4. Oktober
§ Nächstes Fenster Anfang Frühjahrsemester
56Diese Veranstaltung
§ Fragen (an den Dozenten) sind immer erlaubt und erwünscht
§ Fragen Sie nicht die Nachbarin/den Nachbar
§ Wie kann ich wissen was Ihnen Schwierigkeiten macht (oder was Sie
nicht lesen können)??
§ Chat besser als Hand heben: der Text muss nicht perfekt sein
§ Auch off-line sind Fragen möglich
§ eMail -- aber bitte mit Ihrer student.ethz.ch Adresse!
§ Online Sprechstunde bei Interesse
57Informationen
§ Wir benutzen verschiedene Systeme, Ihnen Informationen
(insbesondere Programmfragmente o. ä.) zukommen zu
lassen.
§ Daher müssen wir wissen wer Sie sind ….
58Wichtig:
Bitte belegen Sie die Vorlesung in myStudies.
Sonst können wir Sie nicht erreichen und Sie haben nicht
Zugang zu Aufgaben, usw.
Unbedingt bis Freitag den 24. 9., 12 Uhr mittags!
60Wieviel müssen Sie im 1. Semester arbeiten?
651 ECTS Kredit = 30
Std/Semester
7 Kredits = 210
Std/Semester
1 Sem = 23 Wochen
210 Std/23 Wochen
= 9 Std/Woche
30 Kredits = 900
Std/Semester
…. 39 Std/Woche
Hmmm -- 39 Std/Woche?? Vielleicht im Film. Oder an der XXX Universität.
Erwarten Sie mehr Arbeit an der ETH!! 67Wie Programmieren lernen?
§ Programm:
§ Folge von Anweisungen, die von einem Computer ausgeführt werden
(können)
§ Folge von Anweisungen, die von einem Menschen gelesen werden
§ Mögliche Anweisungen: Programmiersprache
§ Sprache: erlaubte Folge von Anweisungen, Werten (Zahlen), …
690027 "Einführung in die Programmierung"
§ Wir verwenden Java™
§ “Industrial strength” Sprache
§ Fangen wir also an ...
§ Aufgabe: Berechnen Sie den Durchschnitt von 2 Messwerten
§ Algorithmus (wenn wir den Ausdruck verwenden wollen):
§ Addiere die Messwerte
§ Dividiere die Summe durch 2
71Sensor1 Sensor2
Durchschnitt
D = Calibration + (Sensor1 + Sensor2)/2
Steuerung
Ariane-5
© DLR German Aerospace Center / CC BY
(https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)
720027 "Einführung in die Programmierung"
§ Wir verwenden Java™
§ “Industrial strength” Sprache
§ Fangen wir also an ...
§ Aufgabe: Berechnen Sie den Durchschnitt von 2 Messwerten
§ Algorithmus (wenn wir den Ausdruck verwenden wollen):
§ Addiere die Messwerte § Dividiere Messwerte durch 2
§ Dividiere die Summe durch 2 § Addiere die Hälften
73Sensor1 Sensor2
Durchschnitt
D = Calibration + (Sensor1/2 + Sensor2/2)
Steuerung
Ariane-5
© DLR German Aerospace Center / CC BY
(https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)
75Unterschiedliche Formate schaffen
Sensor1 Sensor2
weitere Probleme
Ariane-5: Details sind etwas
Durchschnitt komplizierter aber der 1.
Testflug war nicht erfolgreich:
Steuerung
Ariane-5
© DLR German Aerospace Center / CC BY
(https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)
https://www.youtube.com/watch?v=5tJPXYA0Nec 77Ein trivialer Algorithmus
§ … und trotzdem einige Probleme beim Programmieren
§ Müssen genau festlegen, welche Formate (und
Wertebereiche) erwartet werden
§ Erstes Thema: Wie können wir Formate beschreiben?
§ Dazu im Hintergrund: Arbeitsumgebung einrichten
7880
82
Weiterer Ablauf (Plan)
§ 24. 9.: 8:15 (Fr): Vorlesung
§ 28. 9.: 10:15 (Di): Vorlesung
§ 30. 9.: 14:15 (Do): Vorlesung [ETA F5, Keine «Algorithmen und
Datenstrukturen» zu dieser Zeit]
§ 1. 10.: 8:15 (Fr): Vorlesung
§ 7. 10.: Vielleicht 14:15 (Do): Vorlesung
§ Mittwoch/Donnerstag nächste Woche: 1. Treffen der Gruppen
§ Thema: Arbeitsumgebung einrichten 83Vorschau § 1. Übung (21. 9. -> 29. 9.): Einrichten der Arbeitsumgebung § Keine Abgabe – wir wollen Ihnen helfen schnell arbeiten zu können § Bei Problemen ggf. in der Gruppe einrichten § Sprechstunde am 22. 9. nutzen § 2. Übung (29. 9. -> 6. 10.): «Abgabe» durchspielen, einfache Aufgabe § So erhalten Sie auch Feedback § 3. Übung (6. 10. -> 13. 10.): einfachste Programme § 4. oder 5. Übung: Bonuspunkte möglich (später mehr) 84
Sie können auch lesen
