Базовые алгоритмические структуры

Следование	Ветвление	Повторение (цикл)

Язык программирования – формальная знаковая сис­тема, предназначенная для записи программ. Про­грамма обычно представляет собой некоторый алгоритм в форме, понятной для исполнителя (например, компью­тера). Язык программирования определяет набор лексиче­ских, синтак­сических и семантических правил, используе­мых при со­ставлении компьютерной программы. Он по­зволяет про­граммисту точно определить то, на какие собы­тия будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия сле­дует выполнять над этими данными при различных об­стоятельствах.

Алфавит – фиксированный для данного языка на­бор основных символов, допускаемых для составления текста программы на данном языке.

Синтаксис – система правил, определяющих до­пус­тимые конструкции языка программирования из букв алфа­вита.

Семантика – система правил однозначного толко­ва­ния отдельных языковых конструкций, позволяющих вос­произвести процесс обработки данных.

При описании языка и его применении используют понятия языка. Понятие подразумевает некоторую синтак­сическую конструкцию и определяемые ею свойства про­граммных объектов или процесса обработки данных.

Система программирования – это программное обеспечение компьютера, предназначенное для разра­ботки, отладки и исполнения программ, записанных на оп­ределен­ном языке программирования.

Система программирования предназначена для ав­то­матизации разработки программного обеспечения. В со­став системы программирования обязательно входят язык про­граммирования, редактор для создания и исправления тек­стов программ и транслятор для перевода программ на язык машинных команд.

Трансляторы – компиляторы и интерпретаторы. Центральный процессор компьютера может испол­нять только команды на машинном языке, закодированные в двоичном алфавите. Программа, состоящая из таких ко­манд, “понятна” компьютеру, но людям работать с после­дователь­ностями команд вида совершенно неудобно.

Вскоре после появления первых компьютеров были разработаны специальные формальные языки – языки про­граммирования высокого уровня, с более удобной для че­ловека формой записи команд и не зависящие от особенно­стей архитектуры конкретного семейства компьютеров. Примерами таких языков являются Паскаль и Basic.

Для того чтобы программа, написанная на языке про­граммирования высокого уровня, могла быть выпол­нена компьютером, она должна быть переведена на язык его ма­шинных команд. Это делается автоматически с по­мощью специальной программы-переводчика, называемой трансля­тором. Транслятор проверяет правильность записи команд на языке программирования высокого уровня и ге­нерирует соответствующие последовательности команд на машинном языке. Трансляторы бывают двух видов – ком­пиляторы и интерпретаторы. Интерпретатор транслирует одну за другой команды исходной программы и обеспечи­вает выполнение каждой команды на языке высокого уровня сразу же после ее трансляции. Таким образом, если интерпретатор выпол­няет какую-то программу N раз, то трансляция каждой ко­манды тоже будет выполнена N раз.

Компилятор запоминает созданную для исходной программы последовательность машинных команд в спе­ци­альном файле, но не дает команды компьютеру на их вы­полнение. Сохраненная компилятором в файле машин­ная программа может быть выполнена по команде пользо­вателя в любое время.

Для созданных компилятором файлов машинных ко­манд уже не требуется производить трансляцию, по­этому они выполняются быстрее, чем обрабатываемые ин­терпре­татором исходные программы.

Компиляторы используются, когда предполагается многократное выполнение созданного программного обес­печения. Интерпретаторы применяются, когда многократ­ное использование программы не планируется, или ско­рость ее выполнения не очень существенна.

Основы языка программирования. Первая версия языка Паскаль была разработана швейцарским ученым Ник­лаусом Виртом в 1968 году. Первоначально язык предназна­чался для целей обучения, поскольку он является доста­точно детерминированным, т.е. все подчиняется определен­ным правилам, исключений из которых не так много. Ос­новные характеристики: отно­сительно небольшое количе­ство базовых понятий, простой синтаксис, быстрый компи­лятор для перевода исходных текстов в машинный код. В 1992 г. фирма BorlandInternational выпустила два пакета, ос­нованных на языке Паскаль: BorlandPascal 7.0 и TurboPascal 7.0.

Величины: константы, переменные, типы вели­чин. Каждое понятие алгоритмического языка подразу­ме­вает некоторую синтаксическую единицу (конструкцию) и определяемые ею свойства программных объектов или про­цесса обработки данных. Понятие языка определяется во взаимодействии синтаксических и семантических пра­вил. Синтаксические правила показывают, как образуется данное понятие из других понятий и букв алфавита, а се­мантиче­ские правила определяют свойства данного поня­тия. Основ­ными понятиями в алгоритмических языках обычно явля­ются следующие. Имена (идентификаторы) – употребля­ются для обозначения объектов пpогpаммы (переменных, массивов, функций и дp.).

Операции. Типы операций: арифметические операции +, -, *, / и дp.; ло­гические операции и, или, не; операции отношения <, >, <=, >=, =, <>; операция сцепки (иначе, "присоединения", "конкатенации") символьных значений друг с другом с об­разованием одной длинной строки; изо­бражается знаком "+".

Данные – величины, обрабатываемые пpогpаммой. Имеется тpи основных вида данных: константы, переменные и массивы.

Константы – это данные, кото­рые зафиксированы в тексте программы и не изменяются в процессе ее выполне­ния. Пpимеpы констант: числовые 7.5, 12; логические да (истина), нет (ложь); символьные "А", "+"; литеpные "abcde", "информатика", "" (пустая строка).

Переменные обозначаются именами и могут из­менять свои значения в ходе выполнения пpогpаммы. Переменные бывают целые, вещественные, логические, символьные и литерные.

Массивы – последовательности однотипных элемен­тов, число которых фиксировано и ко­торым присвоено одно имя. Положение элемента в массиве однозначно определя­ется его индексами (одним, в случае одномерного массива, или несколькими, если массив мно­гомерный). Иногда мас­сивы называют таблицами.

Выражения – предназначаются для выполнения не­обхо­димых вычислений, состоят из констант, переменных, указателей функций (напpимеp, exp(x)), объединенных зна­ками операций. Выражения записываются в виде ли­нейных последовательностей символов (без подстрочных и над­строчных символов, "многоэтажных" дробей и т.д.), что по­зволяет вводить их в компьютер, последовательно на­жимая на соответствующие клавиши клавиатуры. Разли­чают вы­ражения арифметические, логические и строковые.

Массивы бывают одномерные и двумерные.

Одномерный массив – это линейная таблица, т.е. таб­лица, элементы которой располагаются в одну строку или столбец.

Двумерный массив – это прямоугольная таблица, т.е. таблица, которая состоит из нескольких строк и столбцов. (Продемонстрировать плакаты таблиц линейной и прямо­угольной.

В данной линейной таблице семь элементов. Каждый элемент данной таблицы представляет собой букву.

Элементами массива могут быть числовые и тексто­вые величины. В разделе переменных Var массив записы­вается следующим образом:

x: array [1..7] of string;

эта запись указывает, что дан одномерный массив (линей­ная таблица), содержащий 7 элементов, значениями кото­рых являются строковые величины.

3	5	7	9	11
5	10	15	20	25
7	5	4	3	6
10	7	4	1	0

Двумерный массив обозначается следующим образом:

y: array [1..4, 1..5] of integer;

элементами данного массива являются целые числа, кото­рые записаны в 4 строки и 5 столбцов.

Элемент одномерного массива записывается так: x[5] – пятый элемент одномерного массива x(его зна­чением явля­ется буква «О»), y[2, 3] – элемент, располо­женный во второй строке и третьем столбце двумерного массива y(его значе­ние – 15).

ЛЕКЦИЯ 4

КОМПЬЮТЕР И

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ