Útmutató az 1. laborhoz

Laborfeladatok:

A laborfoglalkozás végén töltse fel az elkészített fuggvenyeim.cpp és fuggvenyeim.h fájlokat Jporta rendszerbe (1. önellenőrző feladat), hogy megkapja a labor elvégzéséért járó pontot! A laborgyakorlatokon elvégzett feladatok feltöltésére a minden esetben laborgyakorlatot követő szombat 06:00-ig van lehetősége.

JPORTA Feladat

Jelentkezzen be a Jporta rendszerbe az egyetemi eduID azonosítójával, és oldja meg az első kötelező feladatot (Neptun kód)! Az első héten ez az apró feladat megoldása helyettesíti a laborgyakorlatra felkészítő ellenőrző feladatot. A továbbiakban a laborgyakorlatokra felkészítő feladatokat mindig a laborgyakorlat hetén kedd reggel 6 óráig kell megoldani.

A Git verziókezelő rendszerről egy rövid összefoglaló itt található.

Programoknak, dokumentumoknak rendszerint több változatát tároljuk. A változatok közötti eligazodást, a változatok kezelését ún. verziókövető (verziókezelő) rendszerek segítik. Ezek lényege, hogy tárolóban (repository) együtt tárolnak több változatot melyek közül kiválaszthatjuk, hogy melyikkel szeretnénk dolgozni. Ehhez a tárgyhoz kapcsolódó anyagokat, forrásprogramokat is egy ilyen verziókezelő rendszerben kezeljük, melynek a neve Git. Ebben a rendszerben az összetartozó fájlokat, könyvtárakat ún. projektekbe kell szervezni. A tárolt dokumentumok, forráskódok egy egyszerű böngészővel is elérhetők, de speciális klienssel könnyebb az anyagok elérése. A HSZK-ban telepített TortoiseGit kliens beépül a Windows fájlkezelőjébe. Segítségével könnyű egy teljes projekteket letölteni a tárolóból. Ebben a félévben a laborok nagy részénél előkészített fájlokon kell dolgozni, melyek a tantárgy Git tárolójából tölthetők le. Minden laboranyagot külön projektbe, a projekteket pedig a labor_peldak nevű csoportba szerveztük.
Kérje le az első laborhoz előkészített fájlokat a tantárgy Git tárolójából, melynek elérési útvonala:
https://git.ik.bme.hu/Prog2/labor_peldak/lab_01.git!
1. Másolja ki vágólapra a feladat URL-jét! Ezt a Gitlab webes felületén is elvégezheti.
2. A Hozzon létre a munkához egy üres katalógust!
3. A létrehozott (pl. labor) katalóguson jobb egérgombbal kattintva a feljövő menüből válassza ki a Git Klónozás...(Git Clone...) menüpontot, majd a feljövő panelen a tároló (Repository) elérési útjaként (URL) állítsa be a vágólapra másolt URL-t, majd indítsa el a letöltést (OK gomb)!
  Az URL-t a TortoiseGit kliens a vágólapról automatikusan bemásolja, így azt csak el kell fogadnia.
  A kliens nyelvi beállítását a TortoiseGit menupont Beállítások (Settings) almenüjében lehet változtatni.
4. A fájlkezelővel nézze meg, hogy mi töltődött le a kijelölt katalógusba. Sikeres letöltés esetén egy szövegfájlt (README.TXT) és egy alkatalógust (nagyobb) kell látnia.

Ha más fejlesztőkörnyezetet preferál, akkor abban hozzon létre egy új C++ console projektet, és adja hozza a nagyobb katalógusban levő *.cpp és *.h fájlokat!

Lépjen be a nagyobb alkatalógusba! Ebben az előadáson bemutatott egyszerű program fájljait találja, valamint a programokhoz tartozó CodeBlocks projektfájlt, illetve egy Makefile-t egyéb könyezetekhez pl. Linux/MacOS, Clion, stb. Ha projektfájlra kattintva nem indul a CodeBlocks, indítsa azt el, majd húzza rá a megnyíló ablak fejlécére a projektfájlt!
Röviden tekintse át a kódot, fordítson és futtasson!
Tervezzen egy olyan függvényt (először csak a deklarációját/prototípusát kell megadnia), ami kiszámolja egy n-ed fokú valós polinom helyettesítési értékét. A függvény paraméterként kapja egy valós tömbben a polinom együtthatóit (0. fokú a 0. indexű helyen). Szintén paraméterként kapja a polinom fokszámát és a független változót.
Laborvezetőjével beszélje meg a függvény paramétereit és azok típusát (pointer? konstans? referencia?) és írja be a függvény prototípusát (deklarációját) a fuggvenyeim.h fájlba.
???
Tömb paraméterként történő átadása C++-ban is a tömb első elemének címével történik. Mivel az együtthatókat tartalmazó tömböt a függvény nem fogja módosítani, célszerű konstans tömbként átadni pl. így:
```
/**
 * polinom helyettesítési értéke
 * @param x - független változó
 * @param double const *a - együtthatók tömbje (a[0] a 0. együttható)
 * @param n - polinom fokszáma
 */
double polinom(double x, double const *a, int n);
```
vagy így:
```
double polinom(double x, double const a[], int n);
```

Tegye alkalmassá a főprogramot (nagyobb_main) a függvény kipróbálásához! pl:

...
    double an[] = { 3, 2, 1 }; // együtthatók: a0=3, a1=2, a2=1      
    cout << "polinom(x=1)(x^2+2x+3):" << polinom(1.0, an, 2) << endl;
...

a3*x^3 + a2*x^2 + a1*x + a0 = ((a3*x+a2)*x+a1)*x+a0

Készítse el (definiálja) a függvényt a fuggvenyeim.cpp fájlban! Az n. hatvány kiszámolása helyett alakítsa a polinomot szorzattá! (Horner elrendezés)

???

/**
 * polinom helyettesítési értéke
 * @param x - független változó
 * @param double const *a - együtthatók tömbje (a[0] a 0. együttható)
 * @param n - polinom fokszáma
 */
double polinom(double x, double const *a, int n) {
    double y = 0;
    for (int i = n ; i >= 0; i--) {
        y = y * x + a[i];
    }
    return y;
}

Próbálja ki a függvényt: fordítson, futtasson, majd cserélje le a főprogramot az alábbi kezdetleges tesztprogrammal!

...
int main() {
    double an[] = { 3, 2, 1 }; // együtthatók: a0=3, a1=2, a3=1      
    double res[] = { 3, 6, 11, 18, 27, 38, 51 };
    int hibak = 0;
    for (int i = 0; i < 7; i++) {
        double x = i;
        double fx = polinom(x, an, 2);
        if (res[i] != fx) {    // Helyes ez így? 
           cout << "Hibas: " << res[i] << "!=" << fx << endl;
           hibak++;
        }
    }
    if (hibak == 0)
        cout << "Nem volt elteres" << endl;
}

Ha hibátlanul fut a fenti teszt, akkor biztosak lehetünk a függvényük helyességében? Beszélje ezt meg a laborvezetőjével!

Cserélje le a for cilusban a double x = i; utasítást az alábbi utasításokkal, majd fordítson, futtasson!
```
        const double Z = 3.141e2;
        double x = i / Z - 1;
        x++;
        x = x * Z;
```
Mit tapasztal?

A manipulátorokról a 2. előadáson lesz részletesebben szó.

Módosítsa a kódot, hogy 20 tizedesjegyre írja ki az értékeket! Ezt a setprecision manipulátorral a legegyszerűbb elérni:
```
...
           cout << "Hibas: " << setprecision(20) << res[i] << "!=" << fx << endl;
...
```
A módosított kód futtatásával egyértelművé válik, hogy a valós számokkal végzett műveletek eredménye a számábrázolásból fakadó pontatlanságok miatt nem pontos. Ezért az eredmények összehasonlításakor óvatosan kell eljárni.

Módisítsa a főprogramot úgy, hogy az almostEQ függvényt használja összehasonlításra (ld. függvényeim.h)!.

???

/// Végleges főorgram
int main() {
    double an[] = { 3, 2, 1 }; // együtthatók: a0=3, a1=2, a3=1
    double res[] = { 3, 6, 11, 18, 27, 38, 51 };
    int hibak = 0;
    for (int i = 0; i < 7; i++) {
        const double Z = 3.141e2;
        double x = i / Z - 1;
        x++;
        x = x * Z;
        double fx = polinom(x, an, 2);
        // almostEQ: A legkisebb érték 50-szereséhez hasonlítja a relatív és abszolút hibát 
        if (!almostEQ(res[i], fx)) {    
           cout << "Hibas: " << setprecision(20) << res[i] << "!=" << fx << endl;
           hibak++;
        }
    }
    if (hibak == 0)
        cout << "Nem volt elteres" << endl;

}

Fordítsa le az állományokat manuálisan is az előző gyakorlaton tanultak szerint! Milyen parancsokat adott ki?
Ne felejtse el a következő feladat után feltölteni az elkészített fuggvenyeim.cpp és fuggvenyeim.h fájlokat a Jporta rendszerbe (1. önellenőrző feladat)! A feltöltött fájlokat a Jporta csak lefordítja. A megoldás helyességét a laborvezető ellenőrzi.

GTest és Ellenőrző feladat

A programfejlesztés során az elvárt funkciókat kódból ellenőrizhetjük. Ez nem csak a kezdeti fázisban hasznos, hanem akkor is, ha később belenyúlunk a programba és ellenőrizni akarjuk, hogy semmi olyat nem csináltunk, ami megtörné a funkcionalitást.

Készítsen egy új C++ projektet és töltse le a gtest_lite headert majd adja hozzá a projekthez! A gtest_lite-ról bővebben itt olvashat.

Másolja be ezt a kezdetleges kódot a main.cpp-be!

#include <iostream>
#include "gtest_lite.h"

int abs_osszeg(const int* ptr, size_t m) {
    if (ptr == nullptr)
        return 0;
    int ossz = 0;
    for(size_t i = 0; i < m; i++) {
        if(ptr[i] > 0)
            ossz += ptr[i];
        else
            ossz += -1 * ptr[i];
    }
    return ossz;
}

int main()
{
    TEST(osszeg, csak_pozitiv) { // Teszt eset kezdete. A paraméterekből csak kiírás lesz
        int t[] = { 2, 4, 1, 9 };
        int res = abs_osszeg(t, 4);
        EXPECT_EQ(16, res);      // a két paraméter azonosságát várjuk
    } END
    return 0;
}

Az eddig implementált teszt nagyon egyszerű esetet vizsgál, azt nem ellenőrzi hogy helyesen működik-e a függvény akkor is, ha negatív szám van a tömbben, vagy a pointer null-e! Késztse el ezeket a teszteket is! Beszélje meg a laborvezetővel, milyen további tesztek szükségesek (és kell-e)!

A kibővített teszteket adja le a jporta portálon a többi megoldással együtt, ehhez az egész main.cpp állományt töltse fel. (Ott test.cpp néven szerepel)

Ellenőrző feladat:

Ha maradt ideje, készítse el a CPPswap ellenőrző feladatot, majd töltse fel azt a JPorta portálra, a feladat leírását szintén a portálon találja! Nézze át milyen teszteket használ a program a függvény funkcionalitásának ellenőrzésére!

A félév további részében az ellenőrző feladatokat önállóan, otthon kell elkészíteni, általában a laborfoglalkozást megelőző kedd reggelig!

Ha még maradt idő:
Fakultatív feladatok:

Indítson egy virtuális gépet a kari felhőben linux operációs rendszerrel! Ehhez egy később megoldandó fakultatív feladat leírásában talál segítséget (Virtuális gép indítása az IK-IIT felhőben című feladat első 5 lépése). Parancsokhoz segítség: unix alapok
Lépjen be a gépre, majd hajtsa végre a következő parancsokat:

Most nézzünk egy másik feladatot:

git clone https://git.ik.bme.hu/Prog2/labor_peldak/lab_01.git # a lab_01 katalógusba másolódik az első labor anyaga
cd lab_01/nagyobb                # belépünk a lab_01 könyvtárba
ls -l                            # kilistázzuk annak tartalmát

Fordítsa le az előadás példáját a g++ nagyobb_main.cpp fuggvenyeim.cpp -o nagyobb paranccsal!, majd
Futtassa a programot a ./nagyobb paranccsal! Az input végén nem CTRL-Z, hanem CTRL-D kell!

Próbálja ki a make parancsot is:

make                             # Ha ez előző fordítás sikeres volt, nem csinál semmit 
make clean                       # a clean szabályt hajtja végre, ami törli a eredményfájlokat 
ls -l 
make                             # most újból előállítja az a programot
ls -l

Próbálja ki a gdb debuggert! Ez egy parancssoros egyszerű program, ami alfanumerikus környezetben is működik: gdb -tui nagyobb A parancs elindítja a debuggert. A megnyíló kvázi grafikus ablakban láthatóvá válik a forráskód. Alatta pedig a gdb parancsra vár. A teljesség igénye nélkül az alábbiakban áttekintünk néhány gdb parancsot, melyeket bátran próbáljon ki!
- b 9 - a 9. sorba tesz egy töréspontot
- r - elindítja a programot, ami meg fog állni a 9. sornál
- s - végrehajtja az aktuális C utasítást
- s - ismét végrehajt, de mivel input utasítás következik, várni fog a két egész számra, amit echon nélkül, vakon kell begépelnie (pl: 4 5 ENTER).
- p i - kiírja az i változó értékét
- q - kilép a programból
Önálló munkához a következő feladatokat ajánlom: feladat1.html

A védelmi rendszer mélyebb gyakorlati áttekintéséhez egy olyan számítógépre van szükség, ahol két különböző felhasználónévvel is rendelkezik, vagy van egy másik kolléga, akinek szintén van hozzáférése a géphez. Ilyen központi gép jelenleg nincs HSzK-ban. Ha van VIK felhőben gépe, akkor abban (Gyakorló feladat a védelmi rendszer bemutatásához.)

Jó munkát!

Utolsó frissítés: 2025-02-17 17.40

Keresés űrlap

Útmutató az 1. laborhoz

Laborfeladatok:

JPORTA Feladat

GTest és Ellenőrző feladat

Főmenü