Programování v jazyce C#

[in English] This page contains information for Czech students of the Programming in C# Language course. For english, switch the language in the page header.

Náplň přednášek

1. přednáška

• Představení předmětu, zkouška
• Rozdíly v reprezentaci proměnných v paměti v jazycích Python, C++ a C#
• Rozdíly referenčních a hodnotových typů, předávání argumentů hodnotou
• Paměťový overhead u referenčních typů, třída Type
• record (class), record struct

Materiály

• Slidy
• 01~csharp-all-code.zip
• 

2. Přednáška

• Připomenutí rozdílu referenčních a hodnotových typů, rozhodnut při deklaraci typu
• Příklady typicky referenčních, resp. typicky hodnotových typů
• Implicitní typované proměnné (var), new bez jména typu v kontextu kde je to zřejmé (parametr, deklarace)
• Položky (field) vs. vlastnosti (property) v typech, readonly
• Automaticky implementované vlastnosti
• Alokace na GC haldě, nulování paměti, konstruktory, initializers
• init settery u vlastnosti (C#9), klíčové slovo required (C#11)
• Primary constructor pro record class a record struct
• Nullable hodnotové typy, is null operátor

Materiály

• Slidy
• 02~csharp-all-code.zip
• 

3. Přednáška

• Připomenutí nullable hodnotových typů
• null v běhovém prostředí .NET (CLR) a přístup k null jako NullReferenceException
• Nullable referenční typy (C#8)
• Duck typing v Pythonu, dynamicky typované jazyky
• Interface v C#, tabulka interface I u typu A : I a najití metody několika dereferencemi v situaci I i = new A(); i.m1();
• Překryté metody klíčovým slovem new a hledání správné metody, která se bude volat
• Operátor is a InvalidCastException i v lepší variantě variable is Type newVariable
• Vlastnosti=Properties (ne položky=fields) jakou součástí kontraktu v interface

Materiály

• Poznámky
• 03~csharp-all-code.zip
• 

4. Přednáška

• Nepřenositelnost (závislost na platformě) u přeloženého C++
• Řešení přenositelnosti pomocí universal executable (fat binary) na MacOS
• Překlad C# kódu (csc.exe) do (přenositelné) assembly (.dll) a následně JIT (Just in time) překlad na specifické platformě
• Možnosti optimalizace v situacích JIT nebo AOT (Ahead of time) překladu
• CIL (Common intermediate language), metadata v assembly
• Spouštění C# programu přes příkaz dotnet a přes přeložené .exe (windows only)
• Nástroje ildasm (součást .NET SDK) a ilspy (standalone nástroj), ladící informace (soubor .pdb)
• Dědičnost v C#, volání instančních metod (schovaný parametr this)
• Abstraktní třída, společný předek object, volání konstruktoru předka přes base
• Operátor is, třída Type, metoda GetType() a operátor typeof
• Operátor is a pattern-matching (C#9)

Materiály

• Slidy
• Poznámky
• 04~csharp-all-code.zip
• 

5. Přednáška

• Konstanty
  • readonly, readonly static, const
  • Optimalizace překladače na const, konstanta na úrovni CIL
  • const pro základní typy a string
• Class (static) constructor, .cctor
• Delegování konstruktoru pomocí : this(), pořadí inicializace
• Nulování paměti před voláním konstruktoru díky GC
• Klíčové slovo nameof, podtržítko (_) v číselném literálu
• enum, System.Enum, metoda ToString, atribut [Flags], enum.Parse
• using alias a struct jako alternativa k enum

Materiály

• 04~csharp-all-code.zip
• 

6. Přednáška

• úvod do NuGet-ových balíčků
• (micro)benchmarky a BenchmarkDotNet
• úvod do atributů (třídy *Attribute)
• JIT optimalizace
• Překlad funkce (prolog, tělo, epilog), method inlining
  • System.Runtime.CompilerServices.MethodImpl, MethodImplOptions
  • micro-optimalizace
• Volání metod
  • zakrývání metod v potomkovi klíčovým slovem new, výběr metody za překladu (generování instrukce call)
  • virtuální metody (virtual), override, tabulka virtuálních metod (v Type), volání metody za běhu (instrukce callvirt)

Materiály

• Slidy
• 06~csharp-all-code.zip
• 

7. Přednáška

• Zakrývání členů v potomkovi (klíčové slovo new), warning vs. error
• Syntaktický zápis virtuálních metod v jazycích C++, C# a Java a problémy s defaultně virtuálními metodami v Javě
• Optimalizace virtuálního volání sealed override metod a sealed typů (devirtualizace)
• Tabulka virtuálních metod, interface tabulka a volání skrz interface
• Rozdíl mezi interface a abstract třídou
• interface rozšiřující jiný interface a problém diamantové dědičnosti
• Důvody pro explicitní override v C# oproti implicitnímu v C++
• Klíčové slovo base pro generování nevirtuálního volání z předka

Materiály

• Slidy
• 07~csharp-all-code.zip
• 

8. Přednáška

• Volání virtuálních metod v konstruktoru
• Hra Stardew Valley a návrhový vzor Factory
• Generování instrukce callvirt i při volání nevirtuálních metod
• Připomenutí automaticky implementovaných vlastností (s backing field)
• Obecné vlastnosti, get, set, kontextové klíčové slovo value, metody get_*, set_*
• Expression-bodied members (funkce => tělo) pro funkce, ale i pro vlastnosti
• Rozdíly mezi vlastností a funkcí, požadavky na rychlost vlastností, konvence pojmenování
• double.NaN místo double? a porovnávání pomocí double.IsNaN
• virtuální a abstraktní vlastnosti a vlastnosti jako API v interface, statické vlastnosti
• Rozdíly mezi různými syntaxemi pro zápis vlastností a metod v kombinaci s expression-bodied members
• Side-efekty u vlastností
• Viditelnost členů třídy (public, protected, private, internal, protected internal, private protected, file) a implicitní viditelnost při deklaraci
• Deklarace/alokace proměnné, životnost proměnných, JIT optimalizace, omezení životnosti pomocí { a }
• Bonus: Parametrické vlastnosti (obecný .NET koncept), indexery (C#), syntaxe, interoperabilita C# s jinými .NET jazyky podporujícími plné parametrické vlastnosti, default parametrická vlastnost Item, přetěžování indexerů (ale ne vlastností)

Materiály

• Slidy
• 08~csharp-all-code.zip
• 

9. Přednáška

• Zakrývání položek třídy (klíčové slovo new) a zakrývání lokálních proměnných v C++ (ve vnitřnějším scope), ale ne v C#
• Nutnost inicializace lokálních proměnných před jejich čtením, inicializace u pattern-matching konstrukce, explicitní scope
• Připomenutí hodnotových a referenčních typů, reference, boxing, volání metod na zaboxované instanci, unboxing a explicitní konverze, InvalidCastException, kompatibilita s object
• funkce s proměnlivým počtem parametrů a klíčové slovo params
• nemožnost kombinování unboxování a jiného přetypovaní a řešení pomoci více (explicitních) konverzí
• boxování nullable hodnotových typů
• ukazatele (pointers), nepoužívat
• tracking reference, ukázka na archaickém jazyce C++/CLI

Materiály

• Slidy
• 09~csharp-all-code.zip
• 

10. Přednáška

• Připomenutí tracking referencí a problémů obecných tracking referencí, nutnost inicializace tracking referencí
• ref parametry, automatické dereference, tracking reference na proměnné referenčních typů, nutnost použití klíčového slova i ve volání funkce
• out parametry, nutnost zápisů do parametrů, možnost předat neinicializovanou proměnnou, deklarace proměnné přímo jako parametr
• discard proměnná podtržítko (_), jenom pokud neexistuje v aktuálním kontextu identifikátor _, zahazování výsledku přiřazovacího příkazu
• in parametr a možnost implicitního získání reference (využití pro micro-optimalizace), ref readonly parametr
• tracking reference jako lokální proměnné nebo jako návratová hodnota
• interface mimo typovou hierarchii (není potomkem object), ale možnost volat metody objectu na proměnné typu interface
• Proč je struct implicitně sealed a řešení v C++
• Volání metod struktur se skrytým parametrem this deklarovaným jako tracking reference
• struct implementující interface a problémy s boxingem

Materiály

• Slidy
• 10~csharp-all-code.zip
• 

11. Přednáška

• pole, klíčové slovo default, inicializace proměnných, rozdíl mezi [] na poli a na typech implementujících indexer (this[]), System.Array
• více rozměrná pole (jagged pole polí, rectangular více-dimenzionální pole), více-dimenzionální pole s libovolným počátečním a koncovým indexem a problémy s efektivitou
• typová bezpečnost přístupu k prvkům pole (runtime check), pole struktur vs. List struktur ([] vs. indexer), indexer vracející tracking referenci
• konstruktory ve strukturách, výchozí hodnoty položek ve strukturách, inicializace položek struktury
• návěští, příkaz goto a omezení, implementace stavových automatů
• příkaz switch a výraz switch (a pattern matching)

Materiály

• Slidy
• 11~csharp-all-code.zip
• 

12. Přednáška

• výraz switch (a pattern-matching) a jeho překlad do CIL kódu
• další varianty pattern matchingu, přítomnost vlastností, zkonstruovatelnost a metoda Deconstruct a dekonstruktor ve formě duck typing
• record a Deconstruct
• (C#11) pattern-matching na seznam, .. syntaxe a kopírování (alokace) a potenciální problémy s kolekcemi co neví o své délce (více v LS)
• Inicializace kolekcí pomocí {} a (C#12) inicializace kolekcí pomocí [] a slicing pomocí ..
• výjimky, třída Exception, C# příkaz throw (a CIL instrukce throw)
• chybové stavy bez výjimek pomocí Try* metod a out parametrů, pomocí nullable typů
• try-catch blok, vyhození výjimky, zachytávání výjimky, stack-unrolling, vlastnost Message a StackTrace, dopad na výkon
• anotace throws v jazyce Java
• Code Contracts (více na předmětu Program Analysis & Code Verification)
• NullReferenceException a IndexOutOfRangeException vs. ArgumentNullException a ArgumentOutOfRangeException

Materiály

• Slidy
• 12~csharp-all-code.zip
• 

13. Přednáška

• Zachytávání výjimek, catch blok, znovu vyhození výjimek (throw;) nebo zahození historie (throw ex;)
• finally block, dispose pattern, IDisposable a ObjectDisposedException, příkaz a blok using, global using (a vylepšení v C#12)
• různé scénáře pro zachytávání výjimek a best practices, použití pattern matching pro zachytávání specifických výjimek

Materiály

• Poznámky
• 13~csharp-all-code.zip
• 

14. Přednáška

• Manuální alokace v C (malloc, free) a C++ (new/delete) ownership v C++ volitelně pomocí std::unique_ptr/std::shared_ptr, v Rust povinně pomocí Rc
• Alternativa v C# pomocí Garbace collector (GC), Small object heap (SOH), Large object heap (LOH)
• Připomenutí stránkování v OS, operace reserve a commit, .NET Core region
• work-station vs. server-mode GC, pravidla pro spouštění GC, GC roots, fáze markování, fragmentace haldy, heap compacting (v SOH), opravování referencí, GCSettings, GC.Collect, alokace a nulování paměti
• generační GC, memory-leaks, implementace List<T>.Clear()
• string (System.String), char literals, escape sekvence, immutable, implementace string.Substring, StringBuilder a fluent syntax, string.Concat
• string.Format, interpolované řetězce (InterpolatedStringHandler)

Materiály

• Slidy
• 14~csharp-all-code.zip
• 

Doporučená literatura

• Mark Michaelis with Eric Lippert: Essential C# 5.0, Addison-Wesley, 2013 (lze koupit např. na Amazon UK)
• Jeffrey Richter: CLR via C# (4^th Edition), Microsoft Press, December 2012 (lze koupit např. na Amazon UK)
• Jon Skeet: C# in Depth (3^rd Edition), Manning Publications, September 2013 (lze koupit např. na Amazon UK)
• blog Erica Lipperta (bývalý člen C# týmu v Microsoftu): Fabulous Adventures In Coding
• C# Language Specification 7.0

Případně

• Christian Nagel, Evjen, Jay Glynn, Karli Watson, Morgan Skinner: Professional C# 4.0 and .NET 4, Wrox, John Wiley & Sons, March 2010 (lze koupit např. na Amazon UK

Náplň cvičení

1. Cvičení

• Informace o předmětu, podmínky získáni zápočtu (k dispozici na této stránce), koncept cvičení
• IDE: Visual Studio, jak získat a alternativy
• Příklady na procvičení rozdílů mezi referenčními a hodnotovými typy
  • velikosti proměnných a instancí, alignment, pole
• Zadání úloh Počítání slov a Četnosti slov

Materiály

• Slidy
• 

2. Cvičení

• Klíčové aspekty řešení (obecně)
  • funkční (v rámci specifikace)
  • efektivní (v rámci použití)
  • hezké (udržitelné, rozšiřitelné, dokumentované)
• Čtení slov:
  • File.ReadAllText (nedostatečně oddělené kde jsou data a jak se data čtou)
• Kde jsou data:
  • File.OpenText nebo new StreamReader (případně Console.In, StringReader), jako TextReader (a jako protipól vztah mezi StreamWriter, StringWriter, Console.Out jako TextWriter)
• Jak se čtou?
  • ✖ ReadToEnd (problém s velkými soubory)
  • ✖ ReadLine (možný problém s dlouhými řádkami)
  • ✔ Read (po znacích; pozor že funkce vrací int)
  • rozdíl mezi rozdělováním slov (string.Split a varianta s StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries) a skládáním slov (string += char, resp. StringBuilder)
• Přístup více shora (bez technických detailů)
  • nějaký WordReader, co umí z TextReader tahat string jako slova
  • nějaký WordProcessor (WordCounter, WordFrequencyCounter), co umí vzít string jako slovo a zpracovat jej (a možná nějak zařídit výstup)
  • nějaká společná část (argumenty, chyby, propojení), demonstrované na LineCounter
• Zadání nových úloh Odstavcové počítání slov a Sčítat, či nesčítat
  • Jenom vágní zadání, ať je možnost rozmyslet dekompozici bez nutnosti řešit technické detaily
  • V ReCodExu zveřejnění se zpožděním, ale deadline do příštího cvičení
  • Hamlet.txt, ZeleninaShort.txt, ZeleninaShort-Vystup.txt
• Doplňkové videozáznamy:
  • Testovací a datové soubory ve VS, Parametry příkazové řádky pro ladění/spouštění z VS, Launch profiles, Property/launchSettings.json
  • xUnit testovací framework, integrace s VS, vytváření projektů, project reference, psaní testů, integrační testy, Assert

3. Cvičení

• Prodloužení deadline na Odstavcové počítání slov a Sčítat, či nesčítat
• Připomenutí interface jako specifikace kontraktu a příklady
• Kontrakt přímo ve formě typů (a rozdíl oproti python duck-typingu)
• Kontrakt pomocí výčtových typů (enum) a příklady
• Diskuse nad možným objektovým návrhem prvních čtyř úloh
  • interface IWordReader a implementace WordReaderByLines, WordReaderByClass
  • interface IWordProcessor a implementace WordCounter, WordFrequencyCounter, ParagraphWordCounter, TableSummarizer
  • obálka co to spojí a využívá těchto rozhraní
  • Jaké metody má mít IWordReader, jaké mají mít návratové hodnoty, jaké parametry, kde číst slova?
  • Jaké metody má mít IWordProcessor, jaké mají mít návratové hodnoty, jaké parametry, kam vypisovat výstup?
  • string vs. string? vs. Token
• Do příště
  • (4+4 body) opravit své řešení úloh Odstavcové počítání slov a Sčítat, či nesčítat (pokud neprocházelo v ReCodExu)
  • (5+5 bodů) odevzdat integrační testy pomocí frameworku xUnit, nUnit nebo MSTest (alespoň 10 testovacích scénářů na úlohu)
  • (0+0 bodů) vylepšit své řešení úloh Odstavcové počítání slov a Sčítat, či nesčítat (bude se hodit na další úlohu)

4. Cvičení

• Operátor is a jak funguje
• Různé způsoby reprezentace rolí uživatelů v aplikaci
  • Pomocí implicitního Type a objektové hierarchie, s daty i bez dat
  • Pomocí výčtového typu (enum), příklad
  • Pomocí explicitní třídy Role, příklad
  • Pomocí složitější objektové hierarchie, příklad
  • Disuse nad efektivitou, přehledností, využitím jednotlivých přístupů, kontrola za běhu, za překladu
• Implementace Token a TokenReader, návrhový vzor Decorator/Wrapper, ladící hlášky pomocí návrhového vzoru decorator, různé alternativy refaktorování pomocí ChatGPT, příklady
• Různé přístupy jak zkontrolovat, že je znak bílý a rozdíly v rychlosti
• Rozdíly mezi Equals a == a potenciální problémy
• ITokenProcessor co umí zpracovávat všechny druhy tokenů zní jako dobrý nápad, ale vede to na špatný návrh a krkolomnou implementaci
• Zadání nové úlohy Zarovnání do bloku
  • Bonusové body za integrační/unit testy, více bonusových bodů, pokud testy odevzdáte první a řešení bude rozumně procházet
  • Důležitost vhodného pojmenovávání testů (nikoliv UnitTest17, ale raději SingleParagraph_LongLines_SimpleWhitespaces)

5. Cvičení

• GC, memory-leak v C# a možnosti jak to opravit
• string je immutable, mutable varianta StringBuilder
• rozdíl mezi " " a ' ' jako reprezentace mezery (paměťový i v použití v kontextu metod, které berou string vs. char)
• Zakázání používání vlastnosti ze System.Linq (více o LINQ až v letním semestru)
• Konvence psaní kódu, pojmenovávání identifikátorů
• zotavitelné vs. nezotavitelné chyby, rozdíl v identifikaci chyby a její prezentaci uživateli/programátorovi
  • vlastní typy na chyby, s daty
• Popis řešení `WordProcessingToolkit`
  • vlastní ApplicationException a AppErrorHandler, rozšířený TableSummatorAppErrorHandler
  • ArgsToIOState a konverze ze systémových chyb na aplikační
  • try, finally (o IDisposable až jindy)
• Experiment, pohádka O hledání bugu
• Rozdíly mezi integračními testy a unit testy
• Testování metody, co vyžaduje kontrakt, Fake/Mock kontrakt, příklad na `LegacyWordCounterApp`
• Do příště
  • Prodloužení deadline na Zarovnání do bloku
  • (5 bodů) Na ParagraphDetectingTokenReaderDecorator napsat unit testy a opravit bugy v implementaci
  • (5 bodů) Refaktorovat TableSummatorProcessor, aby se dal unit testovat + na část napsat unit testy

6. Cvičení

• Virtuální metody, interface metody, abstract, příklad
• LegacyWordCounter a refaktorování pro FileProcessingConsoleAppFramework
  • IWordReader na ITokenReader z minula
  • potřebujeme WordCounter jako ITokenProcessor, ale je IWordProcessor, ale nechceme modifikovat (funkční, otestovanou) implementaci => návrhový vzor Adapter
• TestDrivenDevelopment
• ChatGPT unit testy na int.Parse(string) (nedostatečné), příklad
• Komentáře k unit testování ParagraphDetectingTokenReaderDecorator
  • Rozmyslení kontraktu
  • Nesmyslné ChatGPT unit testy, příklad
  • Základní infrastruktura unit testů, příklad
  • Expresivnější varianta (ale krása je subjektivní), příklad
  • Diskuse nad nalezenými bugy
• Komentáře k TableSummator až příště
• Do příště
  • 1. (micro)benchmark s využitím Benchmark.NET na srovnání použití datových struktur SortedList, SortedDictionary a Dictionary + Sort v kontextu úlohy Četnosti slov
  • 2. (micro)benchmark s využitím Benchmark.NET na srovnání různých přístupů k datové struktuře Dictionary v kontextu úlohy Četnosti slov, přístupy
  • Je přirozenější úlohy dělat v pořadí 2. -> 1. Za řešení až 8b manuálně v ReCodExu

7. Cvičení

• Komentáře k refaktorování TableSumatorProcessor pro vhodnější unit testování
  • Rozdělení na nezávislé třídy HeaderProcessor DataColumnSumator, TableSumatorProcessor s jasně daným vstupem a výstupem
  • Předávání dat mezi vrstvami pomocí veřejného API tříd, nikoliv předáváním tříd samotných
• Komentáře k Benchmarkování úlohy Četnosti Slov
  • Scénář modifikace existujícího slova v Dictionary
  • Scénář přidání nového záznamu do Dictionary a způsoby jak to měřit (a neměřit něco jiného, jako alokaci klíčů nebo datové struktury), [IterationSetup] a ManualConfig
  • Zdrojové kódy k .NET jako repozitář nebo jako prohlížeč
  • Diskuse nad složitostí datových struktur a závěry benchmarků
• Připomenutí hry Stardew Valley
  • Přidání nového ovoce jako abstract class Fruit vs. interface IFruit a interface IEatable
  • Frňákovník a návrhový vzor Abstract factory
  • Ještě větší rozdělení a návrhový vzor Strategy
• Do příště
  • (5b) Vícesouborové zarovnání v ReCodExu + (5b) Unit Testy
  • (5b) Zahrát si hru DynaBlaster, analyzovat obrazovky v módu BATTLE a nakreslit graf, kde vrcholy jsou různé obrazovky, hrany znázorňují možné přechody mezi obrazovkami a hodnoty hran jsou data, které mezi obrazovkami tečou

8. Cvičení

• Příklad na IMT a VMT a řešení
• Komentáře k řešení úlohy Zarovnání do bloku
  • BlockJustifier, LeftJustifier
• Komentáře k řešení úlohy Vícesouborové zarovnání (z řešení původní úlohy, ideálně bez nutnosti mazat existující kód)
  • ForwardingStringWriterAdapter, HighlightingStringWriterDecorator, TokenReaderFactory
• Komentáře k řešení úlohy Dynablaster a diskuse nad možnou implementací
  • Návrhový vzor Model-View-Controller (MVC)
• Do příště
  • Internetové knihkupectví v ReCodExu s využitím MVC

9. Cvičení

• Příklady na procvičení tracking referencí: Přiřazování hodnotových typů, referenčních typů, předávání referencí
• Heartbleed bug v knihovně OpenSSL
• Komentáře k řešení Internetového knihkupectví, diskuse, možné řešení
  • Základní řešení
  • Pokročilejší řešení (více separované a s využitím abstract factory na vracení views)
• Nová úloha Huffman I
  • Strom je třeba mít uložený v paměti v nějaké objektové reprezentaci. Nestačí jej postupně tisknout.

10. Cvičení

• Komentáře k úloze Huffman I
  • Uvědomění si, kde je kladen důraz na výkon (čtení souboru nebo stavění stromu)
  • Rozdíly mezi BinaryReader a FileStream, interní implementační detaily a možnost zefektivnění ještě dalším vlastním bufferováním (o velikosti 2ⁿ)
  • Přístupy k počítání frekvencí: Dictionary<byte, long> vs. new long[256] (int není dostatečně velký pro 1TiB soubory)
  • Reprezentace HuffmanTree: přímočarý přístup nebo více objektově orientovaný přístup
• Nová úloha Huffman II
  • Bitové operace v C#: or |, and &, xor ^, not ~, left shift << right shift >> (>> je závislé na znaménkovosti typu)
  • BinaryWriter
  • BitConverter, byte[] GetBytes(int), GetInt32(byte[]), …

11. Cvičení

• Komentáře k úloze Huffman II
  • Zase, uvědomění si, ve které části programu jde o výkon (čtení souboru vs. stavění stromu vs. čtení souboru podruhé vs. zapisování do souboru)
  • Ukládání bitových sekvencí
    • ✖ string ("1011" + "0") alokuje novou paměť pro každou konkatenaci a kopíruje znaky z původních řetězců
    • ✖ Převod string na byte pomocí Convert.ToByte("10110", 2) je univerzální algoritmus (podporuje více soustav, než jen binární)
    • ✔ Bitové operace (or |, and &, xor ^, not ~, left shift << right shift >>)
  • Nastavení n-tého bitu value na 1 jako value | x, kde binární reprezentace x má samé nuly, kromě jedné 1 na n-té pozici (což je nějaká druhá mocnina)
    • ✖ Math.Pow(2, x) univerzální funkce na mocniny, která podporuje i reálná čísla (tedy obecný algoritmus, neoptimalizovaný na mocniny dvojky)
    • ✔ 1 << x
  • Odnastavení n-tého bitu (nastavit na 0) value jhako value & x, kde binární reprezentace x má samé jedničky, kromě jedné 0 na n-té pozici, což je negace mocniny dvojky.
    • value & ~(1 << n)
  • Cache kódů vs. opakované procházení stromu
• verbatim identifier (byte @byte void @while()) pro interakci s .NET jazykem L s identifikátorem, který je v C# klíčové slovo, ale v L není
• digit separator v číselné konstantě jakožto oddělovač cifer pro lepší čitelnost (např. int price = 12_751; nebo ulong bits = 0b10110010_10010101)
• Nová trojice úloh Excel (level 0, level 1, level 2)
  • Nesnažte se za běhu vypisovat výstup, ale první načtěte list, ten vyhodnoťte, a pak až vypište do souboru
  • Nesnažte se podporovat vyhodnocování vzorců v jiném typu (např. double nebo string)
  • Nesnažte se podporovat jiné druhy vzorců (funkce, více operátorů, konstanty)

12. Cvičení

• Hinty k úloze Excel a zadání bonusových úloh Hradlové sítě v separátním bonusovém videu
• Excel experiment a jak funguje debugger
• C# readonly jako alternative k C++ const funkci, příklad
• Bug v java knihovně Log4j
• Další myšlenky k Excelu, fast-fail parsování, nevýhody výjimek a regulárních výrazů, hornovo schéma pro parsování referencí místo int.TryParse
• Nová úloha Vyhodnocování Výrazů
  • Načtení výrazu a jeho vyhodnocení, základ knihovny pro práci s výrazy
  • Budou nové operátory, nebudou nové typy (string, double), principiálně proměnné
  • Vyhodnocování rekurzí
  • 5b za nějaké řešení + 5b za vhodný návrh

13. Cvičení

• Komentáře k řešení Vyhodnocování výrazů I
  • Reprezentace výrazů jako strom (což vede na jednoduchou manipulaci s pod-výrazy; Abstract Syntax Tree)
  • Použití klíčových slov sealed a abstract jako rady ostatním programátorům kde se má aplikace rozšiřovat/které typy se mají vyrábět. Zároveň to může použít i překladač pro nějaké micro-optimalizace
  • Nevýhody implementace pod-uzlů jako Expression[] array. Použití specifických tříd (BinaryOperator, …) s danou aritou
  • Specifické třídy PlusExpression, MinusExpression, … pro oddělení vyhodnocování výrazů a výpočtu hodnot
  • checked blok
  • Parsování vstupu pomocí zásobníku ještě nedodělaných výrazů, což vyžaduje podporu v třídě Operator metodou AddOperand (která ale nerozbíjí immutability)
  • Nevýhody použití switch (token) pro vytváření jednotlivých operátorů. Řešení tohoto problému nebylo prezentování (vizte Bonus níže)
  • Možné řešení
• Představení návrhového vzoru Visitor
• Nová úloha Vyhodnocování výrazů II
  • 5 bodů za funkční řešení
  • 5 bonusových bodů za využití návrhového vzoru visitor pro implementaci dvou vyhodnocovacích algoritmů v celých a reálných číslech
  • Bonus: 5 dalších bodů za implementaci parsovacího algoritmu takovým způsobem, který umožní jednoduché začlenění nových operátorů (jinými programátory, kteří používají naši knihovnu) bez nutnosti nějaké formy switch (operator)

Informace o zkoušce

Zkouška probíhá primárně písemnou formou, a v každé zkouškové písemce je kolem 6 až 8 otázek (některé obsahují podotázky). U každé otázky, případně podotázky, je dole uvedeno, jaký maximální počet bodů (=N) lze za správně odpovězenou otázku/podotázku získat: N bodů získáte v případě, že je odpověď na otázku správně; 0,5 * N bodu získáte, pokud odpověď není zcela kompletní, ale jinak je správná (tj. nějaká malá část odpovědi chybí nebo je nepřesná); v ostatních případech získáte 0 bodů (tj. pokud v odpovědi chybí větší část, nebo je odpověď na otázku plně nebo i jen z části nesprávná).

Celkem lze z každé písemky získat maximálně 10 bodů. Mapování získaných bodů na výslednou známku je následující:

Každá zkoušková písemka trvá 150 minut, tj. ideálně 20 minut na každou otázku + 30 minut bezpečnostní rezerva. Po písemné části následuje ústní část, kde zkoušející se studentem prochází jeho písemku, a případně nepřesností/nejasností u některých odpovědí se ptá na doplňující otázky — na základě toho je určeno finální bodové hodnocení každé otázky. Základem hodnocení je ale vždy písemná část, tedy u otázky bez odpovědi nebo se špatnou odpovědí nelze ani po ústní části získat více než 0 bodů.

Níže budou pro ilustraci uvedena zadání vybraných písemek z již proběhlých termínů:

• 13.1.2023 (PDF)
• 9.1.2023 (PDF)
• 16.1.2019 (PDF) [příloha zadání (dokumentace List<T>.RemoveAt)]
• 16.1.2018 (PDF) [příloha zadání (dokumentace List<T>.Insert)]
• 25.1.2017 (PDF)
• 1.2.2016 (PDF)
• 27.1.2016 (PDF)
• 20.1.2016 (PDF)

Doplňkové informace o zkoušce

Kromě informací uvedených ve slidech z první přednášky navíc pro zkoušky z NPRG035, NPRG038, a NPRG057 platí následující 2 body:

• Pokud někdo bude zapsán na nějakém z termínů zkoušky a na termín se nedostaví, bude mu tento termín v SISu označen jako propadlý (tj. student přijde o jeden pokus). Cílem tohoto opatření je optimalizace vytíženosti jednotlivých termínů, aby všichni studenti měli možnost přijít až na 3 termíny zkoušky.
• Pokud někdo na zkoušce získá známku 2 nebo 3 a bude si chtít svůj výsledek zlepšit, může explicitně na místě během vyhodnocení zkouškové písemky požádat zkoušejícího o nezapsání známky. Zkušební termín mu pak bude v SISu označen jako propadlý. Takový student může pak později
  • požádat o dodatečné zapsání získané známky, nebo
  • přijít na jiný termín zkoušky (jakýmkoliv výsledkem této “opravné” zkoušky se ovšem anuluje předchozí získaná známka).

Modelový příklad 1:

Student X získá na 1. termínu známku 2 a odmítne ji. Na 2. termínu získá známku 3 a odmítne ji. Na 3. termínu získá známku 1.
Aktuální stav studenta X: 1. termín = propadlý, 2. termín = propadlý, 3. termín = 1, tj. student X zkoušku splnil s hodnocením 1.

Modelový příklad 2:

Student Y získá na 1. termínu známku 3 a odmítne ji. Na 2. termínu získá známku 4.
Aktuální stav studenta Y: 1. termín = propadlý, 2. termín = 4, tj. pokud chce zkoušku splnit, musí student Y přijít na 3. termín. Pokud na 3. termínu opět získá známku 4, tak zkoušku nesplnil.

Modelový příklad 3:

Student Z se nedostaví na 1. termín, na 2. termínu získá známku 3 a odmítne ji, na 3. termínu získá známku 4.
Aktuální stav studenta Z: 1. termín = propadlý, 2. termín = propadlý, 3. termín = 4, tj. student Z zkoušku nesplnil.

Informace o zápočtu

Pro získání zápočtu je nutné splnit tři podmínky:

1. Zápočtový test

Naprogramovat a odladit jeden jednoduchý příklad v časovém limitu 3 hodiny. Koná se během zkouškového období v počítačové laboratoři. Celkem pět pokusu na splnění testu, maximálně však tři během zimního zkouškového období (další pak případně v letním termínu).

2. Zápočtový program

Termíny NPRG035 (zima) i NPRG038 (léto), NPRG057 (léto), NPRG064 (léto):

• Specifikace: 12. 7. 2024
• Předvedení finální plně funkční verze (včetně uživatelské a programátorské dokumentace):
  • 1. deadline: 9. 8. 2024
  • 2. deadline: 6. 9. 2024

Požadavky na program z NPRG035, NPRG064 (zdrojového kódu v jazyce C# ⇒ nevygenerovaný (ručně psaný) rozumný kód včetně rozumných komentářů):

• Předvedeno do 1. deadline: minimálně 30 kB zdrojového kódu v jazyce C#
• Předvedeno do 2. deadline: minimálně 45 kB zdrojového kódu v jazyce C#
• Předvedeno po 2. deadline: minimálně 60 kB zdrojového kódu v jazyce C#

Požadavky na program z NPRG038, NPRG057 (zdrojového kódu v jazyce C# ⇒ nevygenerovaný (ručně psaný) rozumný kód včetně rozumných komentářů + netriviální a rozumné použití některé z „technologií“ probíraných v NPRG038, resp. NPRG057 [více viz dané předměty]):

• Předvedeno do 1. deadline: minimálně 45 kB zdrojového kódu v jazyce C#
• Předvedeno do 2. deadline: minimálně 60 kB zdrojového kódu v jazyce C#
• Předvedeno po 2. deadline: minimálně 90 kB zdrojového kódu v jazyce C#

Poznámka: Každý zápočtový program, který splňuje požadavky NPRG038, resp. NPRG057, splňuje i požadavky NPRG035 (tj. lze odevzdat jeden program za oba předměty).
Poznámka: rozumný/rozumné = na požádání posoudí cvičící

POZOR! Osobní předvedení je součástí odevzdání. Na předvádění si připravte několik slidů shrnujících: hlavní funkce programu + hlavní řešené problémy + nástin architektury.

3. Domácí úkoly

Na cvičeních se budou postupně zadávat domácí úkoly, za jejichž vyřešení obdržíte body. Povinnost vám bude uznána pokud získáte dostatečné množství bodů. Získání většího množství bodů vám může pomoct získat body i ke zkoušce dle tabulky níže. K uznání povinnosti je třeba získat alespoň 80b.

Všechny domácí úkoly postupně najdete v ReCodExu pro NPRG035. Tam je také řešte a odevzdávejte. POZOR: Na úkoly zadané na cvičení je standardní deadline 7 dní (tj. do začátku příštího cvičení)!

Upozornění: Domácí úkoly jsou samostatnou prací, jejímž cílem je zhodnotit schopnost studenta samostatně vypracovat složitější program v jazyce C#. Pokud bude zjištěno, že některý student odevzdal cizí řešení (např. několik studentů odevzdalo různé instance stejného řešení některého domácího úkolu, apod.), bude to považováno za pokus o podvod. Všichni takoví studenti nesplní předmět NPRG035 v tomto akademickém roce a přicházejí o možnost uznání splněných povinností v roce příštím; případně bude disciplinární komisi UK MFF doporučeno jejich vyloučení ze studia!

Za nadstandardní množství bodů z úkolů je možné získat body ke zkoušce, a sice takto:

• min. 80 bodů = úroveň “I Can Win” → splněn jeden z požadavků na zápočet, konkrétně bod “povinnosti ze cvičení”
• min. 100 bodů → získání 1,25 silných bodů do zkoušky z NPRG035
• min. 120 bodů = úroveň “Hardcore” → získání dalších 0,75 silného bodu do zkoušky z NPRG035
• min. 150 bodů = úroveň “Nightmare!” → získání 0,5 slabého bodu do zkoušky z NPRG035
• min. 200 bodů = úroveň “Mission Impossible” → získání dalšího 0,5 slabého bodu do zkoušky z NPRG035
• min. 228 bodů = “božská úroveň” → na 1 rok propůjčen titul “bohyně veškerého Csharpistva” nebo titul “bůh veškerého Csharpistva”

Celkem lze tedy získat až 2 silné bonusové body a až 1 slabý bonusový bod do zkoušky z NPRG035 (hodnocení zkoušky viz slidy z první přednášky). Pozor — tyto silné bonusové body se budou započítávat pouze při 1. pokusu o složení zkoušky (tj. při svém 2. i 3. pokusu mají všichni 0 silných bonusových bodů). Nerozlišuje se z jakého důvodu student přichází na 2. nebo 3. termín (tj. zda např. odmítl známku na 1. termínu). Slabé bonusové body se budou započítávat při všech pokusech o složení zkoušky, ale pozor: slabé bonusové body nedokáží prorazit bariéru mezi známkou 4 a známkou 3 (tj. pokud po přičtení silných bonusových bodů stále vychází známka 4, tak se slabé bonusové body do výsledku zkoušky nezapočítávají).

Poznámka: Virtuální cvičení je určeno pro studenty, kteří nechtějí chodit na cvičení (např. protože minulý rok nestihli dodělat pouze zápočtový program, splnit zápočtový test, apod.).

Uznávání povinností z minulých let

Pokud jste tento předmět měli zapsaný loňský akademický rok a splnili jste pouze některé z povinností potřebných pro udělení zápočtu, může vám je po explicitním požádání (např. při předvádění zápočtového programu) uznat váš letošní cvičící (lze uznat domácí úkoly, zápočtový test, odevzdaný a schválený zápočtový program). Téma zápočtového programu (pokud ho ještě nemáte dokončený) nemusí být novým cvičícím uznáno. Pokud jste v loňském roce úspěšně složili zkoušku, ale nepodařilo se vám získat zápočet, lze opět po explicitním požádání požádat o uznání zkoušky. Toto je iniciativa vyučujících tohoto předmětu a nelze ji požadovat po studijním oddělení!