5. Előadás 1. rész Műszaki informatika.

Az előadások a következő témára: "5. Előadás 1. rész Műszaki informatika."— Előadás másolata:

1 5. Előadás 1. rész Műszaki informatika

2 Előző órán Rendszerszintű és segédszoftverek
Vírusölők, kémelhárító szoftverek Tűzfalak Titkosítók és e-szignók Tömörítők Irodai alkalmazások PDF

3 Óravázlat Szoftverfejlesztés általában Objektum-orientáltság
Programozási nyelvek Mesterséges intelligencia CAD-rendszerek Számítógépes grafika Digitális képfeldolgozás

4 Miért beszélünk a programozásról?
Steve Jobs szerint: “Learning to program teaches you how to think. Computer science is a liberal art.”

5 Szoftverfejlesztés (software engineering)
Definíció: tudományos eredmények és módszerek alkalmazása a valós problémák számítógéppel támogatott megoldásában Ágai: Rendszerfejlesztés (system engineering) Információfeldolgozás (information engineering) Tudásalapú információfeldolgozás (knowledge engineering)

6 Vízesés-modell

7 V-modell

8 Szoftverfejlesztési eszközök
Módszer/módszertan: Számos, pl. SSADM, OOSD Gyors fejlesztés: Rapid Application Development (RAD), Rapid Prototyping (RP) Fejlesztői környezet: Sokféle, általános elnevezés: IDE (Integrated Development Environment) Fejlesztőkészletek: SDK (Software Development Kit) API (Application Programming Interface)

9 Microsoft IDE

10 Eclipse IDE

11 Arduino IDE

12 SSADM Structured System Analysis and Design Method
Szabvány vagy ajánlás Jellemzői: Termékorientált Elvárásnak megfelelés igénye (együttműködés a felhasználóval) Erőforrás-kihasználás Elkülönülő logikai és fizikai tervezés Dokumentálás

13 OOSD Object Oriented Software Design
(Object Oriented Programming – OOP) Alapelvek: Egységbezárás (encapsulation) Öröklés (inheritance) Polimorfizmus (polymorphism) Elemek: Osztály (class) – Példány (instance)

14 Game Maker

15 Objektum-osztályok Szuperosztály – osztály Elemei: Név
Adatok, állapotok (argumentumok) Tagfüggvények (metódusok) Konstruktor-destruktor

16 CASE Computer Aided Software Engineering (Számítógéppel segített szoftverfejlesztés) Elemei: Probléma-definiálás, - elemzés Tervezés, modellezés Tesztelés, követés,karbantartás Dokumentálás, ellenőrzés, összehasonlítás UML

17 UML Unified Modeling Language Vizuális modellezés szimbólumrendszerrel
Fontosabb diagramok (pl.): Osztálydiagram (class diagram) Komponensdiagram (component diagram) Állapotdiagram (state space) Használati eset diagram (use case)

18 Újrafelhasználhatóság
Megtervezett vagy kidolgozott modellelemek ismételt felhasználásra Repository Programozás „mintázattal” (program patterns)

19 Programozási példák Nem algoritmus áttekintés! Makró programozás
A Windows alatti programozás Programozás a web számára

20 Makró programozás (MS Word)
A példa: kijelölés megvastagítása

21 Még hasznos makrók Példa kiadványszerkesztés: Springer LNCS sablon

22 Fordító? Értelmező? Fordító (compiler): a forráskód közvetlen gépi végrehajtásra alkalmassá tétele Szerkesztő (linker): objektumkód, könyvtárak, erőforrások összeszerkesztése Értelmező (interpreter): fordítás+szerkesztés+végrehajtás

23 „Fordítós” fejlesztés

24 Egyszerű programfutás
Indítás Utasítások szekvenciális (!) végrehajtása Befejezés

25 Futtatás Windows alatt
Eseményvezérelt (!) program MFC-elemek a GUI-hoz

26 Microsoft Foundation Classes
Előre elkészített OO elemkönyvtár Cél: főként a grafikus felület elkészítése

27 Android rendszer-architektúra

28 Programozás Wizard-dal
Megjegyzések (pl. TODO) elhelyezése Alapértelmezések beállítása Minimális funkcionalitás biztosítása Paraméter-állítás GUI-n keresztül Változó és függvénykezelés

29 Hatékony fejlesztői eszközök
Debugger - Hibakereső Profiler – Teljesítmény-mérő SourceSafe – Verziózó és kódarchiváló InstallShield – Telepítőkészlet varázsló Visual Modeler – objektum-modellező (UML)

30 Programozási nyelvek története
Plankalkül (1944) Fortran (1954): FORmula TRANslator Algol (1958) Basic (1964): Beginners All-purpose Standard Instruction Code Lisp (1969): LIst Processing C (1972) Pascal (1973) C++ (1980) Java (1990) Visual Basic (1994)

31 Programozási nyelvek csoportjai
Imperatív, procedurális nyelvek: C, C++, Fortran, Algol, Pascal, Cobol… Applikatív, funkcionális nyelvek: Lisp… Objektumorientált nyelvek: Ada, Modula, Simula, Smalltalk, Java… Szabály alapú, logikai nyelvek: Prolog… Vizuális programozás: LabView, Simulink, VPL, NXT…

32 Vizuális programozási példák

33 Top 10 programozási nyelv

34 Nyelvi elemek Vezérlési szerkezetek: Típusok Alprogramok
Ciklusok, elágazások, vezérlésátadás Típusok Elemi: skalár, mutató Összetett Alprogramok

35 Egy példa: for-ciklus Pascal: for i:=0 to n do (lépés=1!)
Basic: for i=0 to n step m C: for(i=0;i<n;i+=m) Matlab: for i=0:m:n

36 Operátortípusok Infix: Prefix: Postfix: b * b – 4 * a * c
Sub(Mul(b,b), Mul(4,Mul(a,c))) Postfix: b b * 4 a c * * -

37 Web-programozás Cél: a weben elérhető (megnövelt) funkcionalitás (pl. dinamikus oldal) Eszköz: HTML + programnyelv Programnyelv: Általános célú: pl. C++ Script: pl. VBScript Speciális: pl. PHP

38 Web-es programnyelvek
Java – Applet, Script… Perl (Practical Extraction Report Language) CGI (Common Gateway Interface) PHP (PHP Hypertext Preprocessor) VBScript HTML - VRML

39 PHP példa

40 Web-program

41 Algoritmus Definíció: előírás, amely adott feladattípus megoldásához szükséges műveletek megfelelő sorrendű összessége Jellemzői: Hatásosság (feladatkörök bővítése) Hatékonyság (idő-tár használat) Komplexitás (méretnövekedés hatása)

42 Mesterséges intelligencia
(Artificial Intelligence – AI) Fejezetei: Neurális hálózatok (ANN) Fuzzy logika Genetikus algoritmusok (GA), programozás (GP) Következtető rendszerek: Szemantikus hálók, tételbizonyítók, logikai programnyelvek,valószínűségi hálók, szakértői rendszerek (ES) Hibrid megoldások

43 Wumpus-játék Objektumok: „Érzékelés”: Cél: Gödör, Wumpus, arany
Fény, bűz, szél Cél: Megtalálni az aranyat rövid úton

44 Stratégiai játék

45 A CAD feladata Alapvetően: (Computer Aided Design) számítógéppel segített tervezés (!):2D-3D Szolgáltatások: Drótvázas geometria képzés 3D parametrikus alaksajátosságon alapuló modellezés, szilárdtest modellezés Szabad formájú felületmodellezés Műszaki rajz készítés a szilárdtest modellből Tervrészletek újbóli felhasználása Szabványos alkatrészek automatikus generálása Műhelyrajzok és darabjegyzékek készítése Alkatrészek és összeállítások könyvtárának kezelése Ábrázolási segítségek biztosítása (sraffozás, elfordítás, takart vonalak eltávolítása stb.) …

46 CAD-kapcsolatok CAM (Computer Aided Manufacturing):
Gyártás, pl. NC-programozás, CNC-vezérlés CAE (Computer Aided Engineering): Elemzés, pl. végeselem-módszerek (FEM), áramlástani szimulációk (CFD), kinematika, optimalizálás CIM (Computer Integrated Manufacturing): Mindenféle gyártási fázisban alkalmazott számítógépek, pl. raktározás, erőforrás-tervezés stb.

47 Top 10 AEC (világszerte) Autodesk Bentley Systems Intergraph
Nemetschek AVEVA Group Fukui Computer Fujitsu Tekla Tririga Graphisoft Group Architecture Engineering Construction Forrás: Gartner Group, Nemetschek

48 Néhány gyakori CAD-rendszer
Általános célú: Autodesk AutoCAD Bentley MicroStation Speciális: Graphisoft ArchiCAD Siemens SiCAD Intergraph SolidEdge SewCAD Pro/ENGINEER

49 2D-s CAD rendszer BME K épület II. emelet Északi szárny

50 3D-s CAD rendszer