Kapsamlı Bilgisayar Mühendisliği Eğitimi Rehberi 7 - Programlama Dilleri



Öncelikle tebrikler, üçüncü sınıfa geldiniz! Gerçek bilgisayar mühendisliğiyle, zevkli ve zorlayıcı derslerle bu yıl karşılaşacaksınız.

3. Sınıf 1. Dönem 

CS 315 - Programming Languages

Üniversiteye yeni başladığımda oryantasyonda bölüm başkanı bir konuşma yapmıştı. "Biz size programlama dili öğretmeyeceğiz. Biz size öğrenmeyi öğreteceğiz. " Yıllar sonra herhangi bir programlama dilinde ödev verdiklerinde ödevi yaparken dili de öğrenecek hale gelecekmişiz. 

Adam haklı.

Programlama dili diyince akla İngilizce, Çince gibi dil öğrenmek geldiği için bana gelen sık sorulardan biri "Kaç programlama dili öğretiyorlar? Hangileri?". Bu soru edebiyat okuyana "Kaç dil öğretiyorlar? Hangileri?" demekle aynı şey. Neden olduğunu bu derste anlıyoruz.

Aslında programlama dillerinin bir çoğunun işlevi aynıdır, aynı şeyi yaparlar. Fakat aynı şeyi yaparken karşılaşılan sorunları farklı bir şekilde çözerler. Bu derste de programlama dillerinin bu çözümleri nasıl uygulayabileceği örneklerle anlatılır. Yani programlama dilleri değil onların kökü, onların yapılışındaki kalıplar anlatılır ki yeni bir programlama dili çıktığında "Bu bunu nasıl yapmış?" şeklinde sorular sorarak programlama dilini çabucak kapasınız.

Örneğin bu java koduyla merhaba yazmak:

System.out.println ("Merhaba");

python:

print ("Sa")

Java kodundaki System bir class. (Classları birinci yazıda anlatmıştım.) Bunun içinde out diye bir parametre var, bu da aynı zamanda nesne (GidenAraba classında arabanınHızı vardı ya bunun Hız classının nesnesi olduğunu düşünün). Bunun bir de fonksiyonu var println diye. Anca onu çağırınca ekrana bir şeyler basabiliyoruz. Ölme eşşeğim ölme. Python çözmüş işi print() diye.

Java'da satırın bittiğini ; ile gösterirsiniz. Bu sayede aslında tek satıra bir sürü satır yazabilirsiniz. System.out.println("Merhaba");System.out.println("Naber");System.out.println("Anan nasıl");System.out.println("Baban nasıl"); diye. Python'da ; 'e gerek yoktur, Python satırın nerede bittiğini kendi anlar. Fakat eğer yukarıdaki gibi her şeyi bitişik yazarsanız anlayamaz. Dolayısıyla her şeyi bitişik yazamazsınız.

Aynı zamanda java'da kodun nerede başlayıp bittiğini { } ile gösterirsiniz.

Örnek:

if ( a > b )
{
    System.out.println("a b'den büyük");
}

System.out.println("bitti");

Burada { } ile if'in kapsamını yani kodun hangi kısmını koşula bağladığını gösteririz.

Yani bu durumda "a b'den büyük" cümlesi sadece a b'den büyük olduğunda ekrana yazdırılır fakat "bitti" her halükarda yazılır.

Python'da ise bunu yapmak için şunu yazmalısınız:

if ( a > b):
    print("a b 'den büyük")

print("bitti")

Bir fark yok gibi gözüküyor değil mi? Olay şu: her hangi bir programlama dilinde yazarken if'in neyi kapsadığını belirtmekle beraber kod okunaklı olsun diye taba basar veya dört tane boşluk bırakırık. Halbuki java boşlukları zaten sallamaz. Yani şu kod da pekala çalışır javada:

if ( a > b )
{
System.out.println("a b'den büyük");
}
System.out.println("bitti");

Ama bu kod pythonda çalışmaz:

if ( a > b):
print("a b 'den büyük")
print("bitti")

Çünkü python bu dört boşluk olayını kendine entegre etmiştir ve programcıları bunu kullanmaya zorlamaktadır, aynı zamanda kendi de if'in kapsamını anlamakta kullanmaktadır.

Bu dersin içeriğini uzun uzun anlatmak isterdim ama anlatması da anlaması da zor olacak. Kısaca özet geçiyorum o yüzden konuları. Ama iddia ediyorum bilgisayar mühendisliği okursanız en sevdiğiniz ders olacak.

Regular expressionlar

Harfler üzerinde işlem yapacağız diyelim. İşlemimize vereceğimiz bilinmeyen birden fazla a'dan veya a ile b'nin yan yana gelmesinden oluşmak zorunda. Yani a kabul, aa kabul, aaaaaaaaaa kabul, ab kabul. bbbbbbbb kabul değil. e^x kabul değil. Boş da kabul değil.

Tabii bunu olabilecek her a b kombinasyonu için if koyarak kontrol edemeyiz. 
if ( bilinmeyen == "a")
else if (bilinmeyen == "aa") 
olmaz yani.

Bunu aa*|ab olarak gösteririz ve verilen bilinmeyenin bu kalıba uyup uymadığına bakarız. Burada * "sonlu sayıda tekrar" demek yani yanyana sıfır veya sıfırdan fazla a. Başına bir tane a attık çünkü bilinmeyenin boş olmasını da istemiyoruz. | veya demek. Yani ya soldakini seçeceğiz ya sağdakini. ab'yi bitişik yazınca a'nın yanında b her zaman bonus geliyor.

Yani aa*|ab

a
aa
aaa
aaaaaaaaaaaaaaaaaa
ab

olabilir.

aa*|ab'ye regular expression denir.

Context free grammar 
Bu gramerler sayesinde kodun ne anlatmak istediği anlaşılır.

Bir gramer örneği:

ifade -> ifade toplama_işlemi terim | terim
terim -> terim çarpma_işlemi faktör | faktör
faktör -> '-' faktör | '(' ifade ')' | İSİM | SAYI

toplama_işlemi -> '+' | '-'
çarpma_işlemi -> '*' | '/'

Burada olay şu, ifade (bir satır koda yani sonu ; ile biten koda ifade deniyor) -> 'nın sağındaki şeye dönüşüyor, yani ya "ifade toplama_işlemi terim"e ya da sadece terime. terim ->'dan sonrasına, faktör de en sonunda İSİM veya SAYIya dönüşüyor. Bu kalıbı kullanarak bilgisayar kodu okuyor. 

Örneğin

elmasayısı + 5 * 3

Bu bir ifade. Sağdan başlayarak bunu en basit hale indirgiyoruz yani İSİM SAYI + - * /'ya indirgemeye çalışıyoruz.

ifade -> ifade toplama_işlemi terim oldu.

en sağdaki terim 'terim çarpma_işlemi faktör'e indirgendi. Faktörden de SAYI yani 3'e indirgendi.

ifade toplama_işlemi terim çarpma_işlemi 3 var elimizde.

çarpma_işlemi oluyor * (ifade toplama_işlemi terim * 3)

terim oluyor faktör, faktör oluyor 5.

toplama_işlemi oluyor +

son olarak ifade oluyor terim terim oluyor faktör faktör oluyor İSİM yani elmaSayısı

elmasayısı + 5 * 3 ifadesini elde ediyoruz.

Kısacası bilgisayar bu şekilde okuyor kodu. Kod İngilizce'den 010110111'lere bu şekilde çevriliyor.

Not: Niye ifade direkt 5 olmuyor da önce terim sonra faktör sonra 5 oluyor? Bunun nedeni işlem önceliği. Çarpma işlemiyle sadeleşen ifadeyi tanımlamak için faktör demeseydik hepsine aynı ismi verseydik bilgisayar aynı şeyi rastgele olarak farklı yorumlayabilirdi. Grameri bu şekilde oluşturunca muğlaklık gitmiş oldu. Detayları merak edenler için anahtar kelime: unambiguous grammar

Dersin ilk kısmı bu gramerleri yazabilmek veya koda çevirebilmekle geçer.

*

Ardından değişken isimleri ve yukarıda bahsettiğim kapsamlardan bahsedilir. Örneğin elmaSayısı diye bir değişken tanımladım ama bu elmaSayısı ismi nelerde geçerli. Örnek:

if ( bir şeyler) {
    int elmaSayısı = 10;
}

Örneğin bu java kodunda elmaSayısı sadece {} arasında tanımlıdır ve bunun dışında burada tanımladığınız elmaSayısını kullanamazsınız, ama {} dışında bir elmaSayısı varsa o kullanılır, tabii içindeki değer 10 olmayabilir bu durumda. Sıkıcı ve çok teknik olduğu için bu konuyu burada bırakıyorum.

Ardından ilk yazılarda bahsettiğim tiplerden ve bunların dilden dile nasıl değiştiğinden bahsedilir. örneğin java'da elmaSayısını "int elmaSayısı =10;" diye tanımlamanız gerekir ve ardından "elmaSayısı = "naberlen";" diyemezsiniz. Python'da ise elmaSayısı = 10 diye tanımlayıp ardından üzerine istediğinizi yazabilirsiniz. Tabii arkada çalışan işlemler farklıdır. Python eski elmaSayısını silip yerine string tutan bir elmaSayısı değişkeni tanımlar mesela ama çaktırmaz. Java'da bunları elle yapmanız gerekir.

Ardından fonksiyonların nasıl çalıştığından bahsedilir. Fonksiyonlar iç içe geçebilir (ikinci yazıda recursion kısmını hatırlayın) ve bu olay yüzünden farklı dillerde farklı davranabilirler çünkü. Geçtik. Son olarak exceptionlar anlatılır ama o kısmı boşverin.

Sıradaki yazıda görüşmek üzere.

Yorum Gönder