Анализ результатов решения задачи и уточнение в случае необходимости математической модели с повторным выполнением этапов 2-5.

Анализ результатов решения задачи и уточнение в случае необходимости математической модели с повторным выполнением этапов 2-5.

7. Сопровождение программы:

• доработка программы для решения конкретных задач;

• составление документации к решенной задаче, к математической модели, к алгоритму, к программе, к набору тестов, к использованию.

 

2. Оператор выбора. Назначение и правила записи. Примеры.

Простой и составной операторы

Оператор в программе – это единое и неделимое предложение, выполняющее какое-либо действие. Типичный простой оператор – это оператор присваивания. Другим примером может служить вызов какой-либо процедуры в программе. Важно, что под любым оператором подразумевается действие (присваивание, вызов подпрограммы и т.п.). Блоки описания переменных, констант, типов и меток не являются в этом смысле операторами.

Два последовательных оператора обязательно должны разделяться точкой с запятой “;”.

Примеры простых операторов:

a:= 10; b:= a*5; Write(a, b);

Если какое-то действие мыслится как единое, но реализуется несколькими различными операторами, то последние могут быть представлены как составной оператор.

Составной оператор – это последовательность операторов, перед которой стоит слово BEGIN, а после – END. Слова BEGIN и END часто именую операторными скобками.

Пример составного оператора:

BEGIN
a:= 10;
b:+ a*5;
Write(a, b)
END;

Составной оператор может содержать любое количество простых операторов. Он допускает вложенность, т.е. может содержать внутри себя другие составные операторы.

ВАЖНО: Составной оператор применяется в тех случаях, когда синтаксис языка Паскаль допускает использование только одного оператора, в то время как алгоритм требует задания некоторой последовательности действий. В Паскале все управляющие структуры (операторы) не различают простой и составной оператор: там где стоит простой оператор, можно поставить и составной.

Условный оператор IF

Условный оператор IF служит для организации процесса вычислений (изменения последовательности выполнения операторов) в зависимости от какого-либо логического условия.

Синтаксис оператора IF:

IF Условие THEN Оператор1 ELSE Оператор2;

или

IF Условие THEN Оператор;

Условие может быть представлено логической константой (FALSE – ложь, TRUE - истина), переменной логического типа (Boolean) или логическим выражением.

Если условие истинно, то выполняется оператор (простой или составной), следующий за словом THEN, в противном случае, когда условие ложно, будет выполняться оператор, следующий за словом ELSE. Альтернативная ветвь ELSE может отсутствовать, если в ней нет необходимости. В таком “усеченном” варианте, в случае, если условие оказывается ложным, ничего не происходит и выполняется оператор следующий за условным оператором IF.

Пример 1.

Пусть необходимо составить программу, вычисляющую значение функции:

VAR
x, y: real;
BEGIN
Write(‘Введите значение аргумента: ’); ReadLn(x);
IF x>0 THEN y:= x
ELSE y:= 0;
Write(‘Значение функции y = ’, y)
END.

Условные операторы могут быть вложенными друг в друга:

IF Условие THEN if ПодУсловие then... else...
ELSE...;

Обратите внимание на отсутствие точки с запятой между ключевыми словами.

При вложениях условных операторов самое главное – не запутаться в вариантах сочетаний условий (отчасти этому может помочь ступенчатая форма записи операторов). Всегда действует правило: альтернатива ELSE считается принадлежащей ближайшему условному оператору IF, не имеющему ветви ELSE. Например:

IF Условие1 THEN if Условие2 then Оператор_А
ELSE Оператор_Б;

По записи может сложиться впечатление, что Оператор_Б будет выполняться только при “невыполнении” Условия1. Но на самом деле он будет отнесен к Условию2 и выполнится только при выполнении Условия1 и невыполнении Условия2! Если необходимо, чтобы Оператор_Б выполнялся именно при невыполнении Условия1, то единственный выход таков: заключить вложенный (усеченный) оператор IF в операторные скобки begin…end:

IF Условие1 THEN begin
if Условие2 then Оператор_А
end
ELSE Оператор_Б;

В условии оператора IF может стоять достаточно сложное логическое выражение. О правилах построения логических выражений см. раздел “Логические выражения”.

Оператор варианта CASE

Оператор варианта необходим в тех случаях, когда в зависимости от значения какой-либо переменной нужно выполнить те или иные операторы (простые или составные). Если вариантов всего два, то можно обойтись и оператором IF. Но если их, например, десять? В этом случае оптимален оператор варианта CASE.

Синтаксис оператора CASE:

CASE УправляющаяПеременнаяИлиВыражение OF
НаборЗначений1: Оператор1;
НаборЗначений2: Оператор2;
НаборЗначений3: Оператор3;
...
НаборЗначенийN: ОператорN
ELSE АльтернативныйОператор
END;

Между служебными словами CASE и OF должна стоять переменная или выражение (оно вычисляется при исполнении оператора CASE) целочисленного или любого порядкового типа. Набор значений – это конкретные значения управляющей переменной или выражения, при которых необходимо выполнить соответствующий оператор, игнорируя остальные варианты. Если в наборе несколько значений, то они разделяются между собой запятой.. Можно указывать диапазоны значений, например, 0..9 – все значения от нуля до девяти. Наборы значений и диапазоны можно комбинировать. Между набором значений и соответствующим ему оператором обязательно ставится символ “:”. Значения в каждом наборе должны быть уникальными, т.е. они могут появиться только в одном варианте. Пересечение наборов значений для разных вариантов является ошибкой, и она будет замечена компилятором.

Оператор (Оператор1, Оператор2, …) в конкретном варианте может быть как простым, так и составным.

Пример 1.

PROGRAM Example_CASE_1;
VAR A: integer;
BEGIN
Write(‘Введите оценку: ‘); Read(A);
CASE A OF
2: Write(‘неудовлетворительно’);
3: Write(‘удовлетворительно’);
4: Write(‘хорошо’);
5: Write(‘отлично’)
ELSE Write(‘Ошибка!’)
END;
END.

Здесь в зависимости от значения переменной А на экран выводится наименование оценки. Наличие варианта ELSE обеспечивает вывод сообщения об ошибке в случае, когда введено число вне интервала 2..5.

Пример 2.

PROGRAM Example_CASE_2;
VAR Hour: integer;
BEGIN
Read(Hour);
CASE Hour OF
0, 24: Write(‘Полночь’);
1..4: Write(‘Ночь’);
5..7: Write(‘Раннее утро’);
8..11: Write(‘Утро’);
12: Write(‘Полдень’);
13..17: Write(‘День’);
18..23: Write(‘Вечер’)
ELSE Write(‘Введено число вне диапазона 0..24!’)
END;
END.

Пример 1. Проверка ввода

VAR
N: Integer;
BEGIN
...
REPEAT
Write(‘Введите целое число от 0 до 10: ’);
ReadLn(N);
UNTIL (N>=0) and (N<=10);
...
END.

В этом примере программа будет запрашивать ввод числа до тех пор, пока пользователь не введет “правильное” число.

Пример 2. “Вечный цикл”

REPEAT UNTIL False;

Этот цикл пустой и никогда не прекращающийся. Он хорош только в том случае, когда нужно заблокировать программу, и, возможно весь компьютер. (Но если отбросить шутки, то можно и его пристроить в дело. Обычно так организуют программы с повторяющимися действиями: вначале программы ставят REPEAT, а в конце – UNTIL False. А прервать цикл можно специальными операторами EXIT и HALT). Это имеет смысл, если условий завершения программы много или они очень сложны.)

Пример: Определение номера первого нулевого элемента в массиве А

VAR
i, num: Integer;
A: array[1..10] of Integer;
BEGIN
... { Ввод элементов массива А }
num:= 0;
FOR i:=1 TO 10 DO { Цикл для i от 1 до 10 }
IF A[i]=0 THEN begin { если найден нулевой элемент }
num:= i; { запоминаем его номер }
BREAK { прекращаем цикл }
end;
IF num <> 0 THEN WriteLn(num)
ELSE WriteLn(‘Нулевых элементов нет’);
END.

Процедура CONTINUE вызывает переход к следующей циклической итерации игнорируя расположенные ниже операторы, составляющие тело цикла.

Пример: Определение наибольшего общего делителя (НОД) двух чисел

VAR
CommDiv, { кандидат в НОД }
num1, { первое число }
num2: Integer; { второе число }
BEGIN
Write(‘Введите первое число: ’); ReadLn(num1);
Write(‘Введите второе число: ’); ReadLn(num2);
FOR CommDiv:= num1 DOWNTO 1 DO begin
IF (num2 mod CommDiv)<> 0 THEN CONTINUE;
IF (num1 mod CommDiv) = 0 THEN begin
WriteLn(‘Наибольший общий делитель: ’, CommDiv);
BREAK
end {if}
end {for}
END.

В примере применен цикл FOR, в котором по убывающий перебираются возможные кандидаты в наибольший общий делитель. Критерий делимости – равенство нулю остатка от деления (операция mod). Если кандидат (значение переменной CoomDiv) не является делителем числа num2, по команде CONTINUE начинается следующий проход цикла, а операторы, оставшиеся в теле цикла, не выполняются. Если число (CommDiv) оказывается делителем числа num2 и num1, что проверяется вторым оператором IF тела цикла, значит, оно – общий делитель. А поскольку перебор идет от больших к меньшим значениям, первый найденный общий делитель – наибольший. Выводим его на печать и прерываем цикл командой BREAK.

EXIT

Процедура EXIT завершает работу своего программного блока. Если EXIT вызывается внутри процедуры или функции, то их работа завершается. Если EXIT вызывается в основном блоке программы, то это приводит к ее завершению.

HALT

Процедура HALT, или более полно HALT(n), завершает работу программы с кодом завершения n. Этот код впоследствии может быть проанализирован, в частности командой IF ERRORLEVEL в среде MS-DOS. Значение ERRORLEVEL после остановки программы будет равно значению n. Вызов процедуры HALT без параметра эквивалентен вызову HALT(0).

На основе процедуры HALT можно легко построить программу, например ASK.PAS, для организации диалога в BAT-файлах MS-DOS.

Например:

PROGRAM ASK;
VAR i: Word;
BEGIN
ReadLn(i);
HALT(i)
END.

После компиляции получаем файл – AKS.EXE

Пример BAT-файла:

@ECHO OFF
CLS
ECHO Сейчас вы можете:
ECHO 0 - Завершить работу
ECHO 1 – Запустить Norton Commander
ECHO 2 – Отформатировать жесткий диск
ECHO Ваш выбор?
ask.exe
IF ERRORLEVEL 0 GOTO end
IF ERRORLEVEL 1 GOTO startNC
IF ERRORLEVEL 2 GOTO formatHDD
GOTO end
:startNC
c:\nc\nc
:formatHDD
format C: /s
:end

 

3. Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов.

Алгоритм - точное предписание исполнителю совеpшить определенную последовательность действий для достижения поставленной цели за конечное число шагов.

Одним из фундаментальных понятий в информатике является понятие алгоритма. Происхождение самого термина «алгоритм» связано с математикой. Это слово происходит от Algorithmi – латинского написания имени Мухаммеда аль-Хорезми (787 – 850) выдающегося математика средневекового Востока. В своей книге "Об индийском счете" он сформулировал правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними столбиком. В дальнейшем алгоритмом стали называть точное предписание, определяющее последовательность действий, обеспечивающую получение требуемого результата из исходных данных.

Алгоритм может быть предназначен для выполнения его человеком или автоматическим устройством. Создание алгоритма, пусть даже самого простого, - процесс творческий. Он доступен исключительно живым существам, а долгое время считалось, что только человеку. В XII в. был выполнен латинский перевод его математического трактата, из которого европейцы узнали о десятичной позиционной системе счисления и правилах арифметики многозначных чисел. Именно эти правила в то время называли алгоритмами.

Данное выше определение алгоритма нельзя считать строгим – не вполне ясно, что такое «точное предписание» или «последовательность действий, обеспечивающая получение требуемого результата».

Поэтому обычно формулируют несколько общих свойств алгоритмов, позволяющих отличать алгоритмы от других инструкций.

Такими свойствами являются:

• Дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов. Каждое действие, предусмотренное алгоритмом, исполняется только после того, как закончилось исполнение предыдущего.

• Определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

• Результативность (конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

• Массовость – алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, то есть, он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся только исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

На основании этих свойств иногда дается определение алгоритма, например: “Алгоритм – это последовательность математических, логических или вместе взятых операций, отличающихся детерменированностью, массовостью, направленностью и приводящая к решению всех задач данного класса за конечное число шагов”.

Такая трактовка понятия “алгоритм” является неполной и неточной.

Во-первых, неверно связывать алгоритм с решением какой-либо задачи. Алгоритм вообще может не решать никакой задачи.

Во-вторых, понятие “массовость” относится не к алгоритмам как к таковым, а к математическим методам в целом. Решение поставленных практикой задач математическими методами основано на абстрагировании – мы выделяем ряд существенных признаков, характерных для некоторого круга явлений, и строим на основании этих признаков математическую модель, отбрасывая несущественные признаки каждого конкретного явления. В этом смысле любая математическая модель обладает свойством массовости. Если в рамках построенной модели мы решаем задачу и решение представляем в виде алгоритма, то решение будет “массовым” благодаря природе математических методов, а не благодаря “массовости” алгоритма.

Виды алгоритмов

Виды алгоритмов как логико-математических средств отражают указанные компоненты человеческой деятельности и тенденции, а сами алгоритмы в зависимости от цели, начальных условий задачи, путей ее решения, определения действий исполнителя подразделяются следующим образом:

• Механические алгоритмы, или иначе детерминированные, жесткие (например, алгоритм работы машины, двигателя и т.п.);

• Гибкие алгоритмы, например стохастические, т.е. вероятностные и эвристические. Механический алгоритм задает определенные действия, обозначая их в единственной и достоверной последовательности, обеспечивая тем самым однозначный требуемый или искомый результат, если выполняются те условия процесса, задачи, для которых разработан алгоритм.

• Вероятностный (стохастический) алгоритм дает программу решения задачи несколькими путями или способами, приводящими к вероятному достижению результата.

• Эвристический алгоритм (от греческого слова “эврика”) – это такой алгоритм, в котором достижение конечного результата программы действий однозначно не предопределено, так же как не обозначена вся последовательность действий, не выявлены все действия исполнителя. К эвристическим алгоритмам относят, например, инструкции и предписания. В этих алгоритмах используются универсальные логические процедуры и способы принятия решений, основанные на аналогиях, ассоциациях и прошлом опыте решения схожих задач.

• Линейный алгоритм – набор команд (указаний), выполняемых последовательно во времени друг за другом.

• Разветвляющийся алгоритм – алгоритм, содержащий хотя бы одно условие, в результате проверки которого ЭВМ обеспечивает переход на один из двух возможных шагов.

• Циклический алгоритм – алгоритм, предусматривающий многократное повторение одного и того же действия (одних и тех же операций) над новыми исходными данными. К циклическим алгоритмам сводится большинство методов вычислений, перебора вариантов.

Цикл программы – последовательность команд (серия, тело цикла), которая может выполняться многократно (для новых исходных данных) до удовлетворения некоторого условия.

Вспомогательный (подчиненный) алгоритм (процедура) – алгоритм, ранее разработанный и целиком используемый при алгоритмизации конкретной задачи. В некоторых случаях при наличии одинаковых последовательностей указаний (команд) для различных данных с целью сокращения записи также выделяют вспомогательный алгоритм.

На всех этапах подготовки к алгоритмизации задачи широко используется структурное представление алгоритма.

Структурная (блок-, граф-) схема алгоритма – графическое изображение алгоритма в виде схемы связанных между собой с помощью стрелок (линий перехода) блоков – графических символов, каждый из которых соответствует одному шагу алгоритма. Внутри блока дается описание соответствующего действия.

Графическое изображение алгоритма широко используется перед программированием задачи вследствие его наглядности, т.к. зрительное восприятие обычно облегчает процесс написания программы, ее корректировки при возможных ошибках, осмысливание процесса обработки информации.

Можно встретить даже такое утверждение: “Внешне алгоритм представляет собой схему – набор прямоугольников и других символов, внутри которых записывается, что вычисляется, что вводится в машину и что выдается на печать и другие средства отображения информации “. Здесь форма представления алгоритма смешивается с самим алгоритмом.

Требования, предъявляемые к алгоритму

Первое правило – при построении алгоритма прежде всего необходимо задать множество объектов, с которыми будет работать алгоритм. Формализованное (закодированное) представление этих объектов носит название данных. Алгоритм приступает к работе с некоторым набором данных, которые называются входными, и в результате своей работы выдает данные, которые называются выходными. Таким образом, алгоритм преобразует входные данные в выходные. Это правило позволяет сразу отделить алгоритмы от “методов” и “способов”. Пока мы не имеем формализованных входных данных, мы не можем построить алгоритм.

Второе правило – для работы алгоритма требуется память. В памяти размещаются входные данные, с которыми алгоритм начинает работать, промежуточные данные и выходные данные, которые являются результатом работы алгоритма. Память является дискретной, т.е. состоящей из отдельных ячеек. Поименованная ячейка памяти носит название переменной. В теории алгоритмов размеры памяти не ограничиваются, т. е. считается, что мы можем предоставить алгоритму любой необходимый для работы объем памяти. В школьной “теории алгоритмов” эти два правила не рассматриваются. В то же время практическая работа с алгоритмами (программирование) начинается именно с реализации этих правил.

В языках программирования распределение памяти осуществляется декларативными операторами (операторами описания переменных). В языке Бейсик не все переменные описываются, обычно описываются только массивы. Но все равно при запуске программы транслятор языка анализирует все идентификаторы в тексте программы и отводит память под соответствующие переменные.

Третье правило – дискретность. Алгоритм строится из отдельных шагов (действий, операций, команд). Множество шагов, из которых составлен алгоритм, конечно.

Четвертое правило – детерменированность. После каждого шага необходимо указывать, какой шаг выполняется следующим, либо давать команду остановки. Пятое правило – сходимость (результативность). Алгоритм должен завершать работу после конечного числа шагов. При этом необходимо указать, что считать результатом работы алгоритма.

 

4. Оператор цикла с параметром. Назначение, правила записи. Примеры.

Цикл с параметром

Оператор цикла применяется при выполнении расчетов или других действий, повторяющихся определенное количество раз. Оператор имеет вид:

For i:= N1 To N2 Do "оператор";

либо

For i:= N1 DownTo N2 Do "оператор";

Здесь i - параметр цикла (переменная порядкового типа),

N1, N2 - начальное и конечное значения параметра цикла i.

N1, N2 могут быть константами, переменными или выражениями порядкового типа.

Напомним, что "оператор" может иметь вид: Begin "операторы" end;

Схема выполнения оператора цикла с параметром имеет вид:

 

В случае связки "To" цикл выполняется при условии N1 <= N2 и происходит с единичным возрастанием параметра цикла i от N1 до N2. В случае связки DownTo цикл выполняется при условии N1 >= N2 и происходит с единичным уменьшением параметра цикла i от N1 до N2.

В операторе цикла не разрешается присваивать параметру цикла какое-либо значение.

После окончания цикла значение параметра цикла "i" неопределенно.

Оператор цикла часто применяется для суммирования значений некоторой последовательности чисел или значений функции при известном числе операций суммирования. Напомним некоторые определения, связанные с расчетом суммы последовательности.

Сумма членов последовательности величин

a₁, a₂, a₃,..., a_n

называется конечной суммой

S_n = a₁ + a₂ + a₃+... + a_n

Для некоторых последовательностей известны формулы расчета конечных сумм, например:

при an = an-1 + d; Sn = (a1 + an)*n/2; - арифметическая прогрессия,

при an = an-1 * q; Sn= (a1 - an*q)/(1-q); - геометрическая прогрессия,

где d и q - постоянные числа.

Здесь N-ый член последовательности выражается через (N-1)-ый член. Такие зависимости называются реккурентными.

Конечная сумма последовательности может быть неизвестна, тогда для ее расчета применяется алгоритм суммирования членов последовательности в цикле от 1 до N. Приведем пример расчета конечной суммы последовательности: 12 + 32 + 52 +... + (2*N-1)2; Sn = N*(4*N₂-1)/3;

PROGRAM SUM_K; { расчет конечной суммы }var a, S, Sn, i, N: word;Begin write('Введите число членов суммы N='); readln(N); S:= 0; For i:= 1 to N do begin { цикл суммирования } a:= Sqr(2*i-1); S:= S+a end; Sn:= N*(4*N*N-1) div 3; Writeln('Конечная сумма S=', S:10:2); Writeln('Расчет конечной суммы по формуле Sn=', Sn:10:2); Writeln('Нажми Enter'); ReadLn End.

В некоторых случаях "N"-ый член последовательности определяется через сумму предыдущих членов, например,

a_n= p*S_n-1,

тогда

S_n= S_n-1 + a_n = S_n-1*(1+р),

и конечную сумму можно рассчитать по формуле:

S_n = S₀*(1+p)N,

где "S₀" - начальная сумма.

Рассмотрим программу вычисления конечной суммы денежного вклада в банк через N месяцев при ежемесячной процентной ставке "pr" (5% cоответствует pr=5).

PROGRAM VKLAD; { расчет конечной суммы вклада в банк }var S, Sn, pr: Real; i, N: Integer;Begin Write('Введите начальную сумму вклада S='); readln(S); Write('Введите процент по вкладу pr='); readln(pr); Write('Введите количество месяцев вклада N='); readln(N); For i:= 1 to N do S:= S*(1+pr/100); { цикл произведений } Writeln('Конечная сумма вклада S=', S:10:2); { Оператор для расчета "Sn" напишите самостоятельно } Writeln('Расчет конечной суммы вклада по формуле Sn=', Sn:10:2); Writeln('Нажмите Enter'); readln End.

Часто применяются вложенные операторы цикла. Например, если необходимо провести все варианты расчета при изменении нескольких параметров в заданных диапазонах.

Составим программу расчета функции y = A*sin(x) - cos(x)/A; при изменении аргумента "x" в диапазоне от 0 до Pi с шагом Pi/100 и при изменении параметра "A" в диапазоне от 1 до 3 с шагом 0.5.

Program tabl;var y, x, a, dx: real; i, j: integer;Begin Writeln(' Расчет по формуле: y=A*sin(x)-cos(x)/A; '); Writeln('--------------------------------------------------'); Writeln('| X | A=1.0 | A=1.5 | A=2.0 | A=2.5 | A=3.0 |'); Writeln('--------------------------------------------------'); dx:= pi/100; for i:= 0 to 100 do begin { внешний цикл изменения аргумента "X" } x:= dx*i; Write(x:8:4); for j:= 1 to 5 do begin{ вложеннный цикл изменения параметра "A" } A:= 0.5*(j+1); y:= A*sin(x)-cos(x)/A; Write(y:8:4) end; Writeln; {перевод курсора на новую строчку} if ((i+1) mod 20) = 0 then readln{задержка прокрутки экрана до нажатия Enter} end; readln;End.

Cледование и ветление

Логическая структура любого алгоритма может быть представлена комбинацией трёх базовых структур: следование, ветление, цикл.

Характерной особенностью базовых структур является наличие в них одного входа и одного выхода.

Базовая структура следование. Образуется из последовательности действий, следующих одно за другим:

Базовая структура ветление. Обеспечивает в зависимости от результата проверки условия (да или нет) выбор одного из альтернативных путей работы алгоритма. Каждый из путей ведёт к общему выходу, так что работа алгоритма будет продолжаться независимо от того, какой путь будет выбран.

Ветление используется в алгоритмах: когда надо пропустить какое-либо действие, выбрать одно из двух действий.

Структура ветление существует в четырёх основных вариантов:

 если-то

 если-то-иначе

 выбор

 выбор-иначе

Команды повторения

Цикл со счётчиком

Обеспечивает многокатное выполнение некоторой совокупности действий, которая называется телом цикла. Циклические алгоритмы бывают двух типов: циклы со счётчиком, в которых тело цикла выполняется определённое количество раз, циклы с условием, в которых тело цикла выполняется до тех пора, пока выполняется условие.

Когда заранее известно, какое количество раз необходимо выполнить телу цикла, то можно воспользоваться командой цикла со счётчиком.

нц для i от i1 до i2 тело цикла (последовательность действий) кц

В начале выполения цикла значение переменной счётчика устанавливается равным начальному значению. При каждом проходе цикла переменная счётчик увеличивается на величину шага. Если она достигает величины конечного значение, то цикл завершается и выполняются следующие за ним команды.

Цикл с условием

Часто бывает так, что необходимо повторять, тело цикла, но заранее не известно, какое количество раз это надо сделать. В таких случаях количество повторений зависит от некоторого условия. Условие выхода из цикла можно поставить перед циклом (цикл с предусловием) или после цикла (цикл с послеусловием).

Цикл типа пока

Предписывает выполнять тело цикла до тех пор, пока выполняется условие, записанное после слова пока. Как только условие стало принимать значение ложь, выполнение цикла заканчивается. Команды тела цикла могут не выполняться ни разу, если условие изначально не ложно.

Цикл с послеусловием сначала предписывает выполенение цикла, а затем проверку условия, и в этом случае команды тела цикла выполняются один раз обязательно.

Вложенные циклы

Возможны случаи, когда внутри тела цикла необходимо повторять некоторую последовательность операций, то есть организовать внутренний цикл. Такая структура получила название цикла в цикле или вложенный цикл. Глубина вложения циклов может быть различной. При использовании такой структуры для экономии машинного времени необходимо выносить из внутреннего цикла во вложенный все операторы, которые независимы от параметров внутреннго цикла.

 

 

8. Оператор цикла с постусловием. Назначение, правила записи. Примеры

Оператор цикла с постусловием используется в программе в случае, когда неизвестно количество повторений в цикле и оператор в цикле должен быть выполнен хотя бы один раз.

Оператор цикла с постусловием имеет следующую конструкцию:

Repeat <тело_цикла> Until <условие>;

Здесь: Repeat, Until - зарезервированные слова (повторять до тех пор, пока не будет выполнено условие);

<тело_цикла> - произвольная последовательность операторов Turbo Pascal;

<условие> - выражение логического типа.

Оператор Repeat... Until работает следующим образом. В начале выполняется тело цикла, после чего вычисляется логическое выражение следующее за словом Until, если результатом вычисления выражения является ЛОЖЬ, то операторы в теле цикла будут выполнены повторно. в противном случае, если логическое выражение имеет значение ИСТИНА, оператор цикла с постусловием прекратит свою работу.

Пример 1.

Дана последовательность целых чисел, последним элементом которой является число 100. Вычислить среднее арифметическое элементов этой последовательности.

Program primer1; Var i, a, s, x: integer; Begin s:= 0; x:= 0; Repeat Read (a); s:= s + a; x:= x + 1; Until a = 100; s:= s / x; Write ('среднее арифметическое: ', s); End.

Обратите внимание, что в данном случае мы не использовали логические скобки, в операторе цикла с постусловием их заменяет пара Repeat... Until.

 

9. Классификация языков программирования.

Есть несколько разных классификаций языков программирования. Деление языков на языки высокого и низкого уровня в зависимости от терминов, необходимых для описания задачи, является наиболее распространенной из них.

Языки низкого уровня близки к машинным командам, языки высокого уровня близки к естественным языкам программирования.

Группа языков низкого уровня включает языки символического кодирования и машинные языки - Ассемблер и Автокод. Операторами этих языков являются записанные мнемоническим кодом машинные команды, а в качестве операндов выступают символические имена, а не конкретные адреса. Каждый язык низкого уровня является машинно–зависимым, то есть ориентирован на определенный компьютер, его тип.

Языки программирования высокого уровня машинно–независимы, ориентированы на операнды, характерные для определенного типа алгоритмов, а не на систему команд того или иного компьютера. Написанные на языках высокого уровня программы выполняются медленнее и требуют больше памяти, чем программы, написанные на машинных языках. На них написаны многие программы для спутниковой связи и правительств разных стран.

ЭВМ не может понять программу, которая была написана на языке высокого уровня, поэтому используются трансляторы - специальные программы, переводящие программу на язык машинного кода.

Бывает 3 вида трансляторов:

1) интерпретатор - пооператорно обрабатывает и выполняет исходный код программы;

2) компилятор, которым вся программа преобразуется в модуль на машинном языке, после чего он ее записывает в память компьютера, и только потом исполняет;

3) ассемблер - переводит записанную на ассемблере программу на машинный язык.

Также языки программирования делятся на поколения:

1) первое поколение: машинно–ориентированные, ручное управление памятью на машинах первого поколения;

2) второе поколение: так называемый автокод - мнемоническое представление команд;

3) третье поколение: использовались при создании прикладных программ;

4) четвертое поколение: были разработаны для управления базами данных и создания специальных прикладных программ;

5) пятое поколение: визуальный, объектно–ориентированный и декларативный язык, к примеру, LISP и PROLOG, используемые при построении программ, использующих методы искусственного интеллекта, а также Delphi и C++.

Первые языки программирования были очень примитивными и мало чем отличались от формализованных упорядоченных последовательностей единиц и нулей, понятных компьютеру. Использование таких языков было крайне неудобно с точки зрения программиста, так как он должен был знать числовые коды всех машинных команд, должен был сам распределять память под команды программы и данные.

Для того, чтобы облегчить общение человека с ЭВМ были созданы языки программирования типа Ассемблер. Переменные величины стали изображаться символическими именами. Числовые коды операций заменились на мнемонические обозначения, которые легче запомнить. Язык программирования приблизился к человеческому языку, и отдалился от языка машинных команд.

Один из первых языков программирования – Фортран (For mula Tran slation) был создан в середине 50-х годов. Благодаря своей простоте и тому, что на этом языке накоплены большие библиотеки программ Фортран и в наши дни остается одним из самых распространенных. Он используется для инженерных и научных расчетов, для решения задач физики и других наук с развитым математическим аппаратом.

Для решения экономических задач был создан язык программирования - Кобол.

Расширение областей применения ЭВМ влечет за собой создание языков, ориентированных на новые сферы применения: Снобол – алгоритмический язык для обработки текстовой информации, Лисп - алгоритмический язык для обработки символов. Лисп находит широкое применение в исследованиях по созданию искусственного интеллекта.

В 1968 г. был объявлен конкурс на лучший язык программирования для обучения студентов. Победителем стал язык Алгол-68, но широкого распространения не получил. Для этого конкурса Никлаус Вирт создал язык Паскаль, достаточно простой, удобный, с наличием мощных средств структурирования данных. Хотя Паскаль был разработан как язык для обучения программированию, он впоследствии получил широкое развитие и в настоящее время считается одним из самых используемых языков. Для обучения младших школьников Самуэлем Пайпертом был разработан язык Лого. Он отличается простотой и богатыми возможностями.

Широкое распространение в школах в качестве обучающего языка получил язык Бейсик, позволяющий взаимодействовать с ЭВМ в режиме непосредственного диалога. Спустя много лет после изобретения Бейсика, он и сегодня самый простой для освоения из десятков языков общецелевого программирования.

Необходимость разработки больших программ, управляющих работой ЭВМ, потребовала создания специального языка программирования СИ в начале 70-х г. Он является одним из универсальных языков программирования. В отличии от Паскаля, в нем заложены возможности непосредственного обращения к некоторым машинным командам и к определенным участкам памяти компьютера. Си широко используется как инструментальный язык для разработки операционных систем, трансляторов, баз данных и других системных и прикладных программ. Си – это язык программирования общего назначения, хорошо известный своей эффективностью, экономичностью, и переносимостью. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке Ассемблера. При этом они имеют лучшую наглядность и их более просто сопровождать. Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру языке.