NPRG041 - Programování v C++ | cvičení Jiří Klepl

Kontakt

Mattermost -> 2324ZS -> nprg041-cpp-klepl

Pro více viz slajdy z prvního cvičení.

(!) Náplň cvičení a obsah slajdů je živý materiál a může se v průběhu semestru měnit. (!)

Podmínky udělení zápočtu

Pro více viz slajdy z prvního cvičení.

• Dokončené a odladěné všechny příklady ze cvičení v GitLabu
• Poslední domácí úloha (v ReCodexu)
• Zápočtový test na posledním cvičení (8. 1. 2024), náhradní termín v lednu
• Zápočtový program (viz slajdy prvního cvičení, příklady témat zde)

V průběhu semestru budou zadány ještě další 3 domácí úkoly, které jsou dobrovolné (a velmi doporučené), ke kterým dostanete zpětnou vazbu.

Sylabus

Náplň se může v průběhu semestru měnit!

Zadání příkladů a úkolů najdete ve slajdech daných cvičení. Neúplnosti v zadáních dospecifikujte sami dle uvážení.

#	Datum	Slajdy	Zdrojáky	Probíraná témata	Příklady (lab work)	Domácí úkoly
1	2. 10. 2023			Organizace cvičení, podmínky zápočtu vývojové prostředí a nástroje (GIT) základní I/O	Hello, user (Nepovinný)	--
2	9. 10. 2023			Enkapsulace stavu předávání argumentů std::array, std::vector, std::span	Násobilka	--
3	16. 10. 2023			C/C++ stringy a std::string_view, práce s chary memory management, RAII a vlastnictví (+ std::move, std::swap) Raw pointery, std::unique_ptr, std::shared_ptr std::fstream, std::stringstream std::pair, std::tuple, std::tie, structured binding	Řetězcový BST	Zadání #1: Počítání oveček
4	23. 10. 2023			std::unique_ptr<T[]>, std::shared_ptr<T[]> UB: Undefined Behavior STD kontejnery a iterátory Práce s kontejnery	Práce s kontejnery	--
5	30. 10. 2023			Třídění Standardní adaptéry STD algoritmy Funktory a lambdy	Práce s algoritmy	Deadline #1 Zadání #2: Polynomy v kontejnerech
6	6. 11. 2023			Práce s chybami: assertions, atributy, výjimky Build systémy: CMake, vcpkg; externí dependence Testování: Catch2	CMake projekt s 3rd-party závislostmi (Nepovinný)	--
7	13. 11. 2023			Dynamický (runtimový) polymorfismus Rule of 5, konstruktory/destruktory Virtuální metody a destruktory Double dispatch (Přetypovávání) casty	Interpret výrazů 1	Deadline #2 Zadání #3: Matematická analýza
8	20. 11. 2023			Statický polymorfismus Šablony: function, class, alias, variable Implicitní templaty s auto std::variant, std::visit, std::optional, std::any	Interpret výrazů 2	--
9	27. 11. 2023			Práce s filesystemem přes std::filesystem Regulární výrazy - stručně Formátování textu přes std::format Měření času s chrono Random - ukázka	Kontrola linků v markdown dokumentaci (Nepovinný)	Deadline #3
10	4. 12. 2023		Příklady z minula (deque, 9)	C++ ranges templates 2.0 C++ concepts	---	Zadání #4: (non)functional language
11	11. 12. 2023		Příklady z minula (deque, 9), slajdy	Práce s regulárními výrazy Parsování: (p(re|ost)|in)fix AST: ukázka z minula Problémy v kódu (možná i ukázka clang-tidy, gdb)	Načetí parsování	Deadline #4, dostanete zpětnou vazbu
12	18. 12. 2023	---	---	Příprava na testy	Dokončení parsování (na stránkách už napůl hotovo)	Druhý deadline #4, opět zpětná vazba do zápočtového testu můžete doladit
--	--	--	--	-- Nový rok --	--	--
13	8. 1. 2024	--	--	Zápočtový test	Rozšíření úkolu #4	Připravte si úkol #4

Důležité termíny

GitLab

• Příklady na cvičeních a zápočtový program všichni jednotně v MFF GitLabu
• https://gitlab.mff.cuni.cz/
• Přihlašte se (před prvním cvičením) MFF loginem
• Každý má svůj repozitář `teaching/nprg041/2023-24/klepl/XXXX`
• Do GitLabu patří veškeré zdrojové, konfigurační, projektové a datové soubory; rozhodně tam ale nepatří vygenerované nebo dočasné soubory typu .obj, .tmp, .dbg apod.

Zápočtový program

• kompletní vývoj a odevzdávání pouze přes MFF GitLab
• lze přijít (po předchozí domluvě termínu) i předvést osobně
• repository musí obsahovat kompletní historii vývoje a vše potřebné pro kompilaci a sestavení
  • je nutné používat Gitlab během celého vývoje, nikoliv jen pro nahrání výsledných zdrojových kódů
  • .sln/.prj/cmake/makefile - minimálně pro linux a win (VS)
  • nestandardní knihovny, hlavičkové soubory apod.
  • tj. nikoliv 'stáhněte si knihovnu XX a framework YY, zkompilujte a nakonfigurujte ...', opravdu nejde instalovat speciální knihovny pro každý z cca 50 zápočtových programů každý rok
  • výjimečné případy lze předem domluvit individuálně
• vše (včetně sestavení a spuštění) si vyzkoušejte na jiném prostředí
  • jiný počítač se stejným OS, kde jste nevyvíjeli a nemáte předem nainstalované vše potřebné
  • počítač s jiným OS a překladačem - multiplatformnost
  • mělo by jít automaticky stáhnout projekt, spustit build (linux, VS) a spustit program; pokud ne, dolaďte to do tohoto stavu
• s programem vždy dodejte dostatečně rozsáhlá data tak, aby bylo možné demonstrovat všechny podstatné vlastnosti programu
• mělo by být samozřejmostí:
  • na korektní data musí program vždy dávat správné výsledky (samozřejmost)
  • na žádných vstupních datech nesmí nekontrolovaně skončit (neošetřená výjimka, zacyklení, reference neexistující paměti, nedefinované chování apod.)
• odevzdání musí obsahovat programátorskou a uživatelskou dokumentaci
  • za dokumentaci není považován výstup nástrojů typu doxygen - v dokumentaci by mělo být popsané to, co ve zdrojových souborech není
• efektivita a kultura
  • dekompozice, encapsulace, robustnost, udržovatelnost, rozhraní, platformní nezávislost, separace aplikační logiky a I/O / GUI, komentáře, elegance a estetika ...
• externí knihovny a frameworky
  • použití vhodných externích knihoven nic nebrání
    • nutné uvést předem ve specifikaci zápočťáku, podléhají schválení
    • použití konkrétní externí knihovny musíte nastudovat samostatně
  • používejte pouze platformově nezávislé knihovny; platformově závislé (tj. jen pro OS XY) jen po předchozím explicitním schválení cvičícím
    • nejsou vhodné ty knihovny/framworky, které brání použití aktuálního C++ (C++20/C++23), vnucují vlastní typy místo standardních apod.
  • hodnotí se to, co sami naprogramujete (tj. jednoduché zavolání superúžasné knihovny není vhodný zápočťák)
  • před vlastním programováním si vyzkoušejte 'technologické demo', tj. sestavení triviálního programu a jeho deployment na 'čistý' počítač
    • vyzkoušejte kompilaci, sestavení, spuštění a ladění předem na různých platformách (tj. gcc na linuxu a Visual Studio na Windows)
    • nebude akceptováno 'na platformě XY se mi to nepodařilo rozchodit'
    • nebude akceptováno 'nainstalujte si celý framework, nevím jak se distribuuje samotná aplikace'
  • C++ nemá (zatím) standardní knihovny pro grafiku nebo síťování, počítejte s tím při volbě zápočtového programu

Témata zápočtových programů

• každý si vymyslí a navrhne sám
  • kreativita v tomto smyslu je jednou z podmínek získání zápočtu
• pracnost: přiměřená
  • tj. nikoliv na víkend nebo na týden, ale ani každodenní práce na půl roku
• vhodná témata: cokoliv, co nese známky softwarového díla
  • pro inspiraci je dole na stránce uveden seznam některých zápočťáků z minulých let
  • v žádném případě ale nejde o vyčerpávající nebo jinak autorizovaný seznam vhodných témat, jde jen o inspiraci
  • vhodné téma je takové, na kterém si C++ pořádně procvičíte - dekompozice, objektový návrh, datové struktury, ...
• nevhodná témata:
  • přepis zámých nebo nastudovaných algoritmů do C++ (stromy, grafové algoritmy, kompresní a šifrovací algoritmy, ...)
  • 1000000+1 -ní implementace notoricky známé věci (tetris, packman, bludiště, worms, bomberman a podobné prehistorické placaté krokovačky, známé algoritmy, ...)
  • jednoduché diskrétní simulace (obchoďáků, výtahů, metra, 'life', ...)
  • aplikace s výraznou převahou GUI, kdy aplikační logika je tvořena jen fragmenty kódu obsluhujícími události GUI
  • obecně cokoliv, co lze udělat za 'víkend' a na čem se nic z C++ nenaučíte
  • už nejste v prváku

Seznam některých zápočtových programů z minulých let

2D fyzikální engine
Adventure guild manager
Akordy
Algebraicky multigrid
Analyza toniny z audia
Analyzér barvy hlasu
Arbitraze sazek
Auticka
Bang!
Bioinformatické metody - proteiny
Bug Tracker
Cachovaci upload server
Canasta
Cardmaster
Casticovy engine 
Chips challenge game
DHT-like P2P
Detekce a zpracování proudu obrázků
Detekce kolizi
Distribuované úložiště dat
Dots and Boxes (P2P, AI)
Duna 2 (strat game)
Emulace rescue robotu 
Engine pro ekonomickou RT strategii
Generovani krajiny
Generovani pseudorealnych stromu
GeoSol the embedded GPS problem solver
Grafovy editor
Graph analysis
Graph matching
Hanabi AI (game)
Hra Caylus 
Infrastruktura pro generování a uchovávání klíčů
Instant messaging
Integrator a vyhledavac jizdnich radu
Interpret Forth / Scheme / ...
Interpret geometrickeho jazyka
Jazyk pro matematicky popis grafu a jejich kresleni
Kompilátor imperativního jazyka
Letadlo nad terenem
MIDI klavir s transpozici a Synthesii
Magic: The Gathering engine
Maly dratenik
Map-Reduce Engine
Monopoly
Motivacni strategie
Obecne multisudoku s prekryvajicimi se ctverci
Ogre bludiste
OneEye (zaznamenávání partie go z obrázků)
Ostrovy a sopky
Particle engine
Pazaak (Karetni hra)
Ping Pong Delay
Piškvorky++ s nestandardními topologiemi
Planovaci kalendar
Pokemoni online
Predzpracovani astro pozorovani
Prehravac not s frekvencni analyzou
Prekladac Pascal -> C
Prescoboj - pseudosachy
Primy prenos videa s prepinanim zdroju
Real-time strategie
Rescue roboti
Rizeni letoveho provozu
Roboticke sitovani
Rozpoznavani obliceju
Rpg
Rychly batch-processing fotek plavajicich castic
Sazec textu
Segmentace obrazu 
Sitova strilecka
Social desktop client
SovereignPlay
Stack Attack
Star wars
Střílečka s inteligencí
Synchronizator souboru
Tanky na 3D cestach
Vesmirna strilecka
Vlacek
World of Warcraft bot
Zavody auticek