Dobrodošli, mladi učenici! Danas ćemo učiti o upravljačkim strukturama u računalnom programiranju. Kontrolne strukture su poput putokaza za računalni program. Oni mu govore kojim putem treba ići i što dalje učiniti. Baš kao što slijedite pravila kod kuće ili u školi, računalo slijedi kontrolne strukture kada pokreće program.
Kontrolna struktura je skup uputa koje računalu govore kako odabrati između različitih koraka prilikom izvođenja programa. Odlučuje hoće li računalo nastaviti istim redoslijedom ili će odlučiti učiniti nešto drugačije.
Zamislite da slijedite recept. Recept vam govori svaki korak: prvo pomiješajte brašno i vodu; zatim dodajte jaje; sljedeći, promiješati; i na kraju zapecite smjesu. U računalu upravljačke strukture rade na sličan način. Oni pomažu računalu da zna koja je uputa sljedeća i koju odluku treba donijeti kada postoje izbori.
Postoje tri glavne vrste kontrolnih struktura o kojima ćete danas naučiti. Oni su:
Sekvencijalne kontrolne strukture govore računalu da slijedi upute jednu za drugom u fiksnom redoslijedu. Kod sekvencijalne kontrole nema donošenja odluka. Svaki se korak događa u nizu, baš kao kada slijedite jednostavan skup uputa.
Na primjer, razmislite o svojoj dnevnoj jutarnjoj rutini:
Svaka se aktivnost odvija jedna za drugom u jasnom redoslijedu. U programiranju se to naziva sekvencijalno izvođenje . Računalo čita prvu instrukciju, zatim drugu, pa treću.
Ako zamislimo jednostavan pseudoprogram za pravljenje sendviča, on bi mogao izgledati ovako:
Korak 1: Uzmite dvije kriške kruha.
Korak 2: Namažite maslacem jednu krišku.
Korak 3: Stavite sir na vrh maslaca.
Korak 4: Stavite dvije kriške zajedno. Uživajte u sendviču!
Baš kao i sendvič koji napravite, računalo izvršava upute jednu po jednu.
Strukture kontrole odabira omogućuju računalu da donosi odluke. Djeluju poput račvanja ili knjige "odaberi svoju avanturu". Računalo gleda uvjet ili pravilo, a zatim odlučuje koji će put slijediti.
Na primjer, ujutro razmislite o tome što ćete obući. Možete odlučiti: "Ako pada kiša, obući ću kabanicu. Ako je sunčano, obući ću majicu kratkih rukava." Ovo je odluka koja vam pomaže da budete spremni na vremenske prilike. U programiranju, računalo koristi if , else if i else naredbe za donošenje odluka.
Jednostavan primjer nalik kodu na običnom jeziku izgleda ovako:
Ako pada kiša, ispišite "Uzmi kišobran."
Inače ispišite "Kišobran nije potreban."
To znači: ako je uvjet (kiša) istinit, onda učini radnju (uzmi kišobran). U suprotnom, učinite drugu radnju.
Poslužimo se drugim primjerom. Zamislite da igrate igru i postoji pravilo koje kaže: "Ako osvojite 10 bodova, pobjeđujete!" Ovo pravilo je poput strukture kontrole odabira. Igra provjerava jesu li vaši bodovi jednaki 10. Ako da, proglašava vas pobjednikom. Ako ne, nastavlja svirati.
Strukture odabira pomažu računalima pri donošenju odluka koje imaju samo nekoliko mogućih odgovora. Kažu računalu: "Učini ovo ako je istina, a ako nije, učini nešto drugo."
Strukture kontrole ponavljanja govore računalu da nešto učini uvijek iznova. To je poznato kao radnje u petlji ili ponavljanje. Kada trebate ponoviti zadatak mnogo puta, koristi se iteracija.
Razmislite o tome kada brojite jabuke u košari. Možete brojati: 1, 2, 3, 4, 5 i tako dalje. Počinjete od jednog broja i nastavljate brojati dok ne dođete do kraja. Ovo je slično načinu na koji računalo koristi petlje.
Postoje dvije uobičajene vrste petlji u programiranju:
For petlja se koristi kada znate koliko puta želite nešto ponoviti. Na primjer, ako želite otpjevati isti redak pjesme 5 puta, možete koristiti for petlju:
Za (brojite od 1 do 5) otpjevajte rečenicu: "Sretan rođendan!"
Računalo će pokazati "Sretan rođendan!" pet puta jer ponavlja korak 5 puta.
Dok se petlja koristi kada računalo treba ponavljati nešto sve dok je uvjet istinit. Na primjer, ako napuhujete balon, možete nastaviti puhati dok balon ne postane dovoljno velik. Pravilo bi moglo biti: "Dok balon nije velik, nastavi puhati zrak u njega."
Ovo je slično kao da kažete: Dok (balon je mali), nastavi puhati. Kada balon postane dovoljno velik, zaustavite petlju.
Evo još jednog jednostavnog primjera koji koristi ideju petlje: Zamislite da volite pljeskati rukama. Odlučite pljeskati rukama dok ne pljesnete 10 puta. Mogli biste reći: Ponovite "pljesak" 10 puta. U programu, računalo će brojati svaki pljesak i zaustavit će se kada dosegne 10 pljeska.
Upravljačke strukture vrlo su važne u programiranju. Pomažu u organiziranju zadataka u programu tako da radi ispravno. Bez njih računalo ne bi znalo donositi odluke niti ponavljati akcije.
Evo nekoliko razloga zašto su kontrolne strukture ključne:
Pogledajmo neke primjere iz svakodnevnog života koji odražavaju upravljačke strukture u programiranju.
Primjer sekvencijalne kontrole:
Zamislite da se spremate za školu. Prvo, probudite se. Zatim operete lice. Zatim obucite odjeću. Na kraju, doručkujete. Ovo je niz radnji koje izvodite jednu za drugom. U računalnom programiranju, sekvencijalna kontrola se koristi kada se svaka instrukcija slijedi bez uvjeta.
Primjer kontrole odabira:
Uzmite u obzir odluku koju donosite kada birate odjeću. Ako je vrijeme hladno, nosite topli džemper. Ako je vrijeme vruće, nosite majicu. Ovaj proces donošenja odluka sličan je načinu na koji računalo koristi naredbu "if". Računalo provjerava vremenske uvjete (stanje) i zatim odabire pravu opciju odjeće (akcija).
Primjer kontrole ponavljanja:
Zamislite sebe kako obavljate posao, poput pospremanja svojih igračaka. Možda ćete morati pokupiti mnogo igračaka. Umjesto da razmišljate o svakoj igrački pojedinačno, jednostavno ponavljate istu radnju: podignite igračku, stavite je u kutiju za igračke i prijeđite na sljedeću igračku dok sve ne pokupite. Ovo je radnja koja se ponavlja, baš kao i petlja u programiranju.
Ponekad se kontrolne strukture mogu postaviti jedna unutar druge. To se naziva ugniježđena kontrolna struktura . To se događa kada je jedna odluka ili petlja unutar druge. Zamislite igru u kojoj donosite odluke u nekoliko koraka. Na primjer, možete prvo odlučiti hoćete li ići lijevo ili desno. Ako odaberete lijevo, mogli biste se suočiti s još jednim izborom: "Penješ li se na brdo ili hodaš oko njega?" Svaki izbor je mala odluka, a oni se nižu jedan za drugim.
U kodiranju, gniježđenje omogućuje računalu da se nosi sa složenijim zadacima. Čak i jednostavna igra ili aplikacija može imati nekoliko slojeva odluka i petlji. Kada ti slojevi rade zajedno, program može donositi pametnije odluke i raditi uzbudljivije stvari.
Na primjer, zamislite program koji vam pomaže planirati piknik. Prvo bi moglo pitati: "Je li vrijeme lijepo?" Ako je odgovor potvrdan, program će tada pitati: "Imate li dovoljno hrane?" Ako ponovno odgovorite potvrdno, pisat će: "Sjajno! Vrijeme je za piknik!" Ako je bilo koji odgovor ne, predložit će drugi plan. Ovo ugniježđeno donošenje odluka pomaže računalu da bolje razumije vaše izbore.
Kada se računalni program pokreće, on slijedi upute koje ste dali određenim redoslijedom. Zamislimo se jednostavnog programa koji prikazuje pozdrav na zaslonu računala. Program može učiniti sljedeće:
Korak 1: Pokrenite program.
Korak 2: Provjerite doba dana.
Korak 3: Ako je vrijeme ujutro, pokažite "Dobro jutro!"
Korak 4: Ako je vrijeme poslijepodne, pokažite "Dobar dan!"
Korak 5: Ako je vrijeme navečer, pokažite "Dobro veče!"
Korak 6: Završite program.
U ovom programu postoji jasan slijed. Tu je i odluka o tome što će se prikazati na ekranu. Računalo koristi kontrolnu strukturu odabira (izjave if-else ) za donošenje te odluke.
Zatim, zamislite da igrate jednostavnu računalnu igru u kojoj trebate skupljati novčiće. Program može koristiti petlju za provjeru svaki put kada skupite jedan novčić. Brojit će vaše novčiće dok ih skupljate. Kada sakupite sve novčiće, igra završava. Ovdje je petlja kontrolna struktura ponavljanja koja ponavlja proces brojanja.
Kontrolne strukture ne koriste se samo u školskim vježbama ili malim programima. Koriste se u mnogim aplikacijama iz stvarnog svijeta koje vidimo svaki dan. Evo nekoliko zanimljivih primjera:
Ovi primjeri pokazuju da su kontrolne strukture posvuda! Oni pomažu modernim uređajima i programima da rade što je moguće glatko, čineći nam život lakšim i zabavnijim.
Napišimo jednostavan primjer pseudokoda. Pseudokod je način planiranja programa pomoću jednostavnih riječi koje izgledaju kao kod.
Primjer: jednostavan uređaj za donošenje odluka za grickalice
Zamislite da želite odlučiti hoćete li međuobrok imati jabuku ili bananu. Pravila možete napisati ovako:
Ako ste gladni i želite nešto slatko, odaberite jabuku.
Inače ako ste gladni i želite nešto mekano, onda izaberite bananu.
Inače , sjednite i razmislite što želite.
Ovaj pseudokod govori računalu: Prvo provjeri ako želiš nešto slatko. Ako je to istina, uberi jabuku. Ako nije, potražite nešto drugo, poput banane. Ako nijedan od izbora ne odgovara, odvojite trenutak da odlučite.
Moglo bi pomoći razmišljati o kontrolnim strukturama kao karti. Zamislite jednostavnu kartu blaga. Karta ima označenu stazu s redom ispisanim koracima. Kada dođete do račvanja na cesti, karta vam govori kojim smjerom ići na temelju traga iz blaga. Ponekad vam karta kaže da slijedite isti put nekoliko puta dok ne dođete do blaga. Sve te upute pomažu vam pronaći pravi put.
Slično tome, računalo koristi sekvencijalne korake za praćenje karte, odabir za odabir pravog puta na račvanjima i ponavljanje za ponavljanje zadataka dok se ne postigne cilj. Korištenjem kontrolnih struktura možemo računalu točno reći kako doći do svog "blaga" – točnog rezultata.
Pregledajmo važne ideje koje smo danas naučili:
