204111: Introduction to Computer & Programming

1. 204111: Introduction to Computer & Programming Dept. of Computer Engineering Faculty of Engineering, Kasetsart University Bangkok, Thailand http://kdl.cpe.ku.ac.th Lecture 1: Introduction

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. Secondary Memory Main Memory CPU Output Devices Input Devices Computer Components HD

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 Compiler Executable Program Source Program

9. รู้จักกับคอมพิวเตอร์ • คอมพิวเตอร์ (Computer) คือ เครื่องคำนวณอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานคำนวณผลและเปรียบเทียบค่าตามชุดคำสั่งด้วยความเร็วสูงอย่างต่อเนื่องและอัตโนมัติ • การที่เครื่องคอมพิวเตอร์จะทำงานได้ จำเป็นจะต้องมีชุดคำสั่งกำกับ เพื่อให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้ผลตามที่ต้องการ

10. การคำนวณทางคณิตศาสตร์การคำนวณทางคณิตศาสตร์ เครื่องคิดเลข การคำนวณทางวิทยาศาสตร์ การจำลองสถานการณ์ (simulation) การแก้ไขปัญหาทางวิทยาศาสตร์ (scientific problem solving) การควบคุมธุรกรรม ATM การจัดการประมวลผลบัญชีลูกค้า การจัดการงานทั่วไป การทำเอกสาร การนำเสนอผลงาน การสื่อสาร โทรศัพท์มือถือ โทรคมนาคม ความบันเทิง ดนตรี ภาพยนตร์ Graphic เกมส์ คอมพิวเตอร์ในงานด้านต่างๆ

11. ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ • ระบบคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วย 2 ส่วนหลัก ได้แก่ • ฮาร์ดแวร์ Hardware : Microprocessor , Monitor, Hard disk , Keyboard , Mouse , Printer , etc • ซอฟต์แวร์ Software : Window XP , Linux Microsoft word, Internet Explorer, Adobe Photoshop, Ragnarok Online

12. Secondary Memory Main Memory CPU Output Devices Input Devices Computer Components HD

13. Microprocessor • เป็นเหมือนส่วนสมองหลักของเครื่องคอมพิวเตอร์ • ทำหน้าที่ประมวลผลทางคณิตศาสตร์ (บวก ลบ คูณ หาร) และทางตรรกศาสตร์ ( and or not) • Intel / AMD

14. Memory • เป็นที่เก็บข้อมูลในเครื่องคอมพิวเตอร์ ก่อนที่จะนำข้อมูลนั้นมาประมวลผลใน microprocessor • หน่วยความจำในเครื่องคอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภท • หน่วยความจำหลัก (Main Memory) • หน่วยความจำสำรอง (Secondary Memory)

15. RAM หน่วยความจำหลัก • เก็บชุดคำสั่งและข้อมูลต่างๆ • ไมโครโปรเซสเซอร์จะอ่านข้อมูลจากหน่วยความจำชนิดนี้เป็นหลัก • RAM (Random Access Memory) • สามารถเขียนหรืออ่านข้อมูลได้ • เก็บข้อมูลไม่ถาวร ข้อมูลจะสูญหายหากขาดไฟเลี้ยง • ROM (Read Only Memory) • อ่านข้อมูลได้อย่างเดียว • เก็บข้อมูลได้ถาวร แม้ว่าจะไม่มีไฟเลี้ยง

16. Thumb Drive Secondary Memory • ความจุสูงขึ้นกว่าหน่วยความจำหลัก • แต่ความเร็วในการถ่ายเทข้อมูลน้อยกว่า • Hard disk • Floppy disk • Zip drive • Thumb drive • CD-ROM

17. Data Representation • ข้อมูลในคอมพิวเตอร์จะถูกเก็บอยู่ในรูปของ bit • bit = binary digit (เลขฐานสอง) • มีค่าเป็น 0 หรือ 1 (ตามสถานะของไฟฟ้า) • byte = 8 bits • ข้อมูล 1 byte ในเครื่องคอมพิวเตอร์อาจจะมีความหมายแทนข้อมูลได้หลากหลายประเภท • ตัวอย่างเช่น ข้อมูล 1 byte เก็บค่าดังนี้ 011000012 • ข้อมูลดังกล่าวอาจจะแทนอักขระ ‘a’หรือแทนตัวเลข 97 ก็ได้ • ขึ้นอยู่กับโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ว่าจะตีค่า 1 byte นั้นเป็นอะไร

18. I/O Devices • เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์กับโลกภายนอก • Keyboard • Mouse • Monitor • Printer • Speaker

19. Secondary Memory Main Memory CPU Output Devices Input Devices Computer Components HD

20. การทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์การทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ • ชุดคำสั่งและข้อมูลจะถูกเก็บอยู่ในหน่วยความจำ • CPU (microprocessor)ดึงข้อมูลและชุดคำสั่งมาจาก • หน่วยความจำ • อุปกรณ์อินพุต (Keyboard , Mouse , etc.) • CPU ประมวลผลข้อมูล • CPU นำข้อมูลผลลัพธ์ที่ถูกประมวลผลแล้วไปยัง • หน่วยความจำ • อุปกรณ์เอาท์พุต (Monitor , Printer , etc.)

21. โปรแกรมคอมพิวเตอร์ • เราไม่สามารถทำงานต่างๆได้ โดยอาศัยเพียงแต่เครื่องคอมพิวเตอร์อย่างเดียว • เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้รวดเร็ว แต่ไม่สามารถที่จะตัดสินใจหรือแก้ปัญหาใดๆได้ด้วยลำพัง • มนุษย์จะต้องเป็นผู้กำหนดและสั่งการคอมพิวเตอร์ให้ทำงานให้ได้อย่างที่มนุษย์ต้องการ • โปรแกรมคอมพิวเตอร์ หมายถึง ชุดลำดับของคำสั่งที่กำหนดให้คอมพิวเตอร์ทำการประมวลผลข้อมูลเพื่อให้แก้ปัญหา และทำงานได้อย่างที่ต้องการ • Programming = Designing and writing a computer program.

22. ชนิดของภาษาในการเขียนโปรแกรมชนิดของภาษาในการเขียนโปรแกรม • 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 Compiler /Interpreter Executable Program Source Program

24. Language translator Interpreter / Compiler …… main: pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $8, %esp andl $-16, %esp movl $0, %eax subl %eax, %esp subl $8, %esp pushl $.LC0 …….. …. 00011000110001110 00110001110101111 00011111111110001 11011100001011011 …… Assembler class MainClass { public static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Hello World!"); } } Machine Machine language High-level language Assembly language Hello World! _

25. Interpreter • Read high-level language , translate , and then execute one command at a time. Inter- preter a b c …. writeln(‘a’); writeln(‘b’); writeln(‘c’); …. 0100100 0100101 0100110 Source

26. Compiler • Read all program at a time. • Translate into executable file (machine language) library Compiler Linker …. writeln(‘a’); writeln(‘b’); writeln(‘c’); …. object file Source a b c …. 0100100 0100101 0100101 ..... Exe file

27. ขั้นตอนในการเขียนโปรแกรมขั้นตอนในการเขียนโปรแกรม • วิเคราะห์ปัญหา (Analysis) • ระบุปัญหาที่ต้องการจะแก้ไข • แบ่งปัญหานั้นออกเป็นปัญหาย่อยๆ • ค้นหาแนวคิดและวิธีการที่จะแก้ปัญหานั้นๆ • พัฒนาโปรแกรม (Implementation) • เขียนโปรแกรมด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ โดยอาศัยแนวคิดการแก้ปัญหาที่คิดไว้ก่อนหน้า • Compile โปรแกรมที่เขียนขึ้นให้เป็นภาษาที่เครื่องอ่านได้ • ตรวจสอบและแก้ไขจุดผิดพลาด (Testing & Debugging) • ทดลองรันโปรแกรมและตรวจสอบการทำงาน • หากโปรแกรมทำงานไม่ถูกต้อง หาจุดผิดให้พบ • แก้ไขจุดผิดพลาดและทดลองใหม่ จนกว่าโปรแกรมจะทำงานได้ถูกต้อง

28. Analysis • Example : Circle area problem • Input • circle radius (รัศมี) • Process • calculate circle area • Output • Circle area

29. Analysis • Pseudo-code (รหัสเทียม) • ใช้คำที่มีความหมาย คนอ่านแล้วเข้าใจ • ขั้นตอนการทำงานเป็นแบบคอมพิวเตอร์ • Example Program Circle Begin read circle radius area = Pi * radius * radius write circle area End.

30. Test & Debug • Compile โปรแกรมที่เขียนขึ้นแล้วทดลองรัน • ตรวจสอบผลการทำงาน • แก้ไขข้อผิดพลาด (bugs)

31. Implement • เขียนโปรแกรมโดยใช้ภาษา Assembly หรือภาษาระดับสูง • เราสามารถใช้แนวคิดเดียวกัน เขียนโปรแกรมได้หลายภาษา • 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 3.1416f void main() { int radius; float area; scanf(“%d”,&radius); area = PI * radius * radius; printf(“%f”,area); }

32. Test & Debug • There are 2 kinds of bugs class MainClass { public static void Main(string[] args) { const double pi = 3.1416; int radius; double area; radius = int.Parse(Console.ReadLine()); area = pi * raddius * radius; Console.WriteLine(area); } } 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; Console.WriteLine(area); } } Syntax bug Semantic bug

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. โฮ่ง แดง ด่าง ขาว สุนัข 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 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); } } • 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.

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 voidMain(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 programs abstract 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. /* 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 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~~ } }

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 voidMain() { // โปรแกรมของเราจะอยู่ต่อจากนี้ … } 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. 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); } Inside method Main • Variable declarations • Statements

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 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