Процедурные языки программирования

· Аda (язык общего назначения)

· Basic (версии начиная с Quick Basic до появления Visual Basic)

· Си

· КОБОЛ

· Фортран

· Модула-2

· Pascal

· ПЛ/1

· Рапира

· REXX

Функциональное программирование объединяет разные подходы к определению процессов вычисления на основе достаточно строгих абстрактных понятий и методов символьной обработки данных. Программирование с использованием математического понятия функции вызывает некоторые трудности, поэтому функциональные языки, в той или иной степени предоставляют и императивные возможности, что ухудшает дизайн программы (например возможность безболезненных дальнейших изменений). Дополнительное отличие от императивных языков программирования заключается в декларативности описаний функций. Тексты программ на функциональных языках программирования описывают «как решить задачу», но не предписывают последовательность действий для решения. Первым, спроектированным функциональным языком стал Лисп.

.

 

Понятие языка высокого уровня. Синтаксис и семантика. Элементы и структуры данных, алфавит, имена, выражения, операции, операторы, структуры программ, аппарат подпрограмм, реализация логических структур.

 

Высокоуровневый язык программирования — язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков — это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие структуры данных и операции над ними, описания которых на машинном коде (или другом низкоуровневом языке программирования) очень длинны и сложны для понимания.

Так, высокоуровневые языки стремятся не только облегчить решение сложных программных задач, но и упростить портирование программного обеспечения. Использование разнообразных трансляторов и интерпретаторов обеспечивает связь программ, написанных при помощи языков высокого уровня, с различными операционными системами и оборудованием, в то время как их исходный код остаётся, в идеале, неизменным.

Такого рода оторванность высокоуровневых языков от аппаратной реализации компьютера помимо множества плюсов имеет и минусы. В частности, она не позволяет создавать простые и точные инструкции к используемому оборудованию. Программы, написанные на языках высокого уровня, проще для понимания программистом, но менее эффективны, чем их аналоги, создаваемые при помощи низкоуровневых языков. Одним из следствий этого стало добавление поддержки того или иного языка низкого уровня (язык ассемблера) в ряд современных профессиональных высокоуровневых языков программирования.

Примеры: C++, C#, Java, Python, PHP, Ruby, Perl, Паскаль, Delphi, Лисп. Языкам высокого уровня свойственно умение работать с комплексными структурами данных. В большинстве из них интегрирована поддержка строковых типов, объектов, операций файлового ввода-вывода и т. п.

 

 

Содержательно язык программирования -- это средство общения между человеком (программистом) и компьютером (исполнителем). Рассматривая любую знаковую систему (в том числе и язык программирования), обычно выделяют синтаксис -- правила построения сообщений в этой системе, семантику -- правила истолкования сообщений тем, кому они адресованы, а также прагматику, сопоставляющую сообщения желаниям того, от кого они исходят.

 

Основные структуры данных (списки, очереди, хеш-таблицы, двоичные деревья и пары) часто представлены особыми синтаксическими конструкциями в языках высокого уровня. Такие данные структурируются автоматически.

Семантика языков программирования

Наиболее широко распространены разновидности следующих трёх: операционного, деривационного (аксиоматического) и денотационного (математического).

§ При описании семантики в рамках операционного подхода обычно исполнение конструкций языка программирования интерпретируется с помощью некоторой воображаемой (абстрактной) ЭВМ.

§ Деривационная семантика описывает последствия выполнения конструкций языка с помощью языка логики и задания пред- и постусловий.

§ Денотационная семантика оперирует понятиями, типичными для математики — множества, соответствия, а также суждения, утверждения и др.

Используемые символы

Современные языки программирования рассчитаны на использование ASCII, то есть доступность всех графических символов ASCII является необходимым и достаточным условием для записи любых конструкций языка. Управляющие символы ASCII используются ограниченно: допускаются только возврат каретки CR, перевод строки LF и горизонтальная табуляция HT (иногда также вертикальная табуляция VT и переход к следующей странице FF).

Ранние языки, возникшие в эпоху 6-битных символов, использовали более ограниченный набор. Например, алфавит Фортрана включает 49 символов (включая пробел): A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 = + - * / ()., $ ':

Заметным исключением является язык APL, в котором используется очень много специальных символов.

Расширение набора используемых символов сдерживается тем, что многие проекты по разработке программного обеспечения являются международными. Очень сложно было бы работать с кодом, где имена одних переменных записаны русскими буквами, других — арабскими, а третьих — китайскими иероглифами. Вместе с тем, для работы с текстовыми данными языки программирования нового поколения (Delphi 2006, C#, Java) поддерживают Unicode

 

Подпрограмма - это группа операторов, оформленных как самостоятельная программная единица. Подпрограмма записывается однократно в определенной части программы, а затем в нужных местах программы обеспечивается только обращение к ней. Таким образом, подпрограмма – это эффективное средство экономии памяти. При обращении к подпрограмме в нее передаются исходные данные, а после выполнения операторов подпрограммы в основную программу передаются результаты расчетов. Использование аппарата подпрограмм позволяет сократить объем и улучшить общую структуру программы с точки зрения наглядности и читаемости, уменьшить вероятность ошибок и облегчить процесс отладки программы. Разложение монолитной программы на подпрограммы дает возможность выполнять разработку отдельных подпрограмм разными программистами и во многом независимо друг от друга.

Кроме того, подпрограмма может быть рассмотрена как самостоятельный блок, что позволяет использовать ее в общем подходе при конструировании алгоритма и программы по принципам нисходящего или восходящего проектирования. В языке Паскаль подпрограммы реализуются в виде процедур и функций.

Иногда программы, состоящие из процедур и функций, называют модульными. В Турбо Паскале есть специальное понятие модуля, под которым понимается автономно компилированная программная единица, которая в своем составе может иметь и свой раздел описаний и свои подпрограммы. Поэтому, используя термин модуль, следует пояснять, что при этом имеется в виду: или модуль – подпрограмма, или модуль – автономно компилируемая программная единица. На наш взгляд, чтобы исключить путаницу с терминами, целесообразно подпрограмму рассматривать как самостоятельный блок. Но термин модуль также имеет право на существование.
Процедуры и функции, входящие в программу, могут содержать свои подпрограммы и вызвать процедуры и функции более низкого уровня и т.д. Последовательное структурирование программы продолжается до тех пор, пока реализуемые подпрограммами алгоритмы не станут настолько простыми, чтобы их можно было легко запрограммировать. Таким образом, программа приобретает иерархическую структуру. Именно такие программы в литературе принято называть блочными (модульными). Программисты с большим практическим опытом предпочитают использовать такие программы, поскольку они легче для разработки, проще для понимания и легко подвергаются, модификации.

 

 

34)Типы данных, способы и механизмы управления данными.

Тип данных — фундаментальное понятие теории программирования. Тип данных определяет множество значений, набор операций, которые можно применять к таким значениям, и, возможно, способ реализации хранения значений и выполнения операций. Любые данные, которыми оперируют программы, относятся к определённым типам.

 

Данные хранятся в памяти компьютера. Для указания на конкретную ИНФО неудобно записывать физические адреса ячеек. Проблема эта решается в языках высокого уровня. Она решена путем введения понятия переменной. Переменная в Паскале – это именованный участок памяти для хранения данных определенного типа.

Константы и переменные представляют собой уникальные объекты отличаются именем.

В качестве данных в Паскале выступают числа, символы, строки символов. В зависимости от типа данных над данными могут выполняться различные операции.

Разные типы данных требуют различные объемы памяти для хранения. Тип переменной указывает на то, какие данные могут быть сохранены в этом участке памяти и какие действия могут быть выполнены над ними.

 

35) Технология трансляции программ.

Трансляция программы — преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке и, в определённом смысле, равносильную первой.^[1]

Транслятор, который преобразует программы в машинный язык, принимаемый и исполняемый непосредственно процессором, называется компилятором. ^[6]

Компиляция — трансляция программы, составленной на исходном языке высокого уровня, в эквивалентную программу на низкоуровневом языке, близком машинному коду(абсолютный код, объектный модуль, иногда на язык ассемблера).^[2][3][4] Входной информацией для компилятора (исходный код) является описание алгоритма или программа напроблемно-ориентированном языке, а на выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код).

 

Компиля́тор — программа или техническое средство, выполняющее компиляцию. ^[1][2][3]

Компиляция — трансляция программы, составленной на исходном языке высокого уровня, в эквивалентную программу на низкоуровневом языке, близком машинному коду(абсолютный код, объектный модуль, иногда на язык ассемблера).^[2][3][4] Входной информацией для компилятора (исходный код) является описание алгоритма или программа напроблемно-ориентированном языке, а на выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код).^[5]

Компилировать — проводить трансляцию машинной программы с проблемно-ориентированного языка на машинно-ориентированный язык.^[3]

 

Структура компилятора

Процесс компиляции состоит из следующих этапов:

1. Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем.

2. Синтаксический (грамматический) анализ. Последовательность лексем преобразуется в дерево разбора.

3. Семантический анализ. Дерево разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) — например, привязка идентификаторов к их декларациям, типам, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным представлением/кодом», и может быть дополненным деревом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то ещё, удобным для дальнейшей обработки.

4. Оптимизация. Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация может быть на разных уровнях и этапах — например, над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.

5. Генерация кода. Из промежуточного представления порождается код на целевом языке.

В конкретных реализациях компиляторов эти этапы могут быть разделены или, наоборот, совмещены в том или ином виде.

 

36) 36Системы программирования. Исходная и объективная программа. Трансляция как процесс преобразования исходного кода в объектный. Компиляторы и интерпретаторы. Редактор связей и загрузчик. Отладчики.

 

Система программирования — это система для разработки новых программ на конкретном языке программирования.

Составные систем программирования:

• компилятор или интерпретатор;

• интегрированная среда разработки;

• средства создания и редактирования текстов программ;

• обширные библиотеки стандартных программ и функций;

• отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;

• "дружественная" к пользователю диалоговая среда;

• многооконный режим работы;

• мощные графические библиотеки; утилиты для работы с библиотеками

• встроенный ассемблер;

• встроенная справочная служба;

• другие специфические особенности.

Компиля́тор — программа или техническое средство, выполняющее компиляцию

Компилятор — читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется.

Интерпретатор — переводит и выполняет программу строка за строкой.

Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.

Каждый конкретный язык ориентирован либо на компиляцию, либо на интерпретацию — в зависимости от того, для каких целей он создавался.

Интерпрета́ция — пооператорный (покомандный, построчный) анализ, обработка и тут же выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компиляции, при которой программа транслируется без её выполнения).[2][3][4]

Загру́зчик (англ. loader) — в информатике, программа, отвечающая за загрузку исполнимых файлов и запуск соответствующих новых процессов. Обычно является частью операционной системы, но может быть и самостоятельной программой — к примеру, позволяющей операционной системе запускать программы, скомпилированные для других операционных систем (см. также: эмуляторы, WINE).

Отла́дчик (деба́ггер, англ. debugger) — компьютерная программа, предназначенная для поиска багов в других программах, ядрах операционных систем, SQL-запросах и других видах кода. Отладчик позволяет выполнять пошаговую трассировку, отслеживать, устанавливать или изменять значения переменных в процессе выполнения кода, устанавливать и удалять контрольные точки или условия остановки и т.д.

Компоновщик (также реда́ктор свя́зей, линкер — от англ. linkeditor, linker) — программа, которая производит компоновку: принимает на вход один или несколько объектных модулей и собирает по ним исполнимый модуль.

Для связывания модулей компоновщик использует таблицы имён, созданные компилятором в каждом из объектных модулей. Такие имена могут быть двух типов:

 Определённые или экспортируемые имена — функции и переменные, определённые в данном модуле и предоставляемые для использования другим модулям;

 Неопределённые или импортируемые имена — функции и переменные, на которые ссылается модуль, но не определяет их внутри себя.

Работа компоновщика заключается в том, чтобы в каждом модуле определить и связать ссылки на неопределённые имена. Для каждого импортируемого имени находится его определение в других модулях, упоминание имени заменяется на его адрес.

Компоновщик обычно не выполняет проверку типов и количества параметров процедур и функций. Если надо объединить объектные модули программ, написанные на языках со строгой типизацией, то необходимые проверки должны быть выполнены дополнительной утилитой перед запуском редактора связей.

 

37Варианты определения языка программирования.Синтаксис и семантика алгоритмического языка.

Существует два основных способа определения языков:

· механизм порождения или генератор;

· механизм распознавания или распознаватель.

Они тесно связаны. Первый обычно используется для описания языков, а второй для их реализации. Оба способа позволяют описать языки конечным образом, несмотря на бесконечное число порождаемых ими цепочек.

Синтаксические определения устанавливают правила построения элементов языка. Семантика определяет смысл и правила использования тех элементов языка, для которых

были даны синтаксические определения.

Сема́нтика в программировании — дисциплина, изучающая формализации значений конструкций языков программирования посредством построения их формальных математических моделей.

Cинтаксис — сторона языка программирования, которая описывает структуру программ как наборов символов (обычно говорят — безотносительно к содержанию). Синтаксису языка противопоставляется его семантика. Синтаксис языка описывает «чистый» язык, в то же время семантика приписывает значения (действия) различным синтаксическим конструкциям.

 

 

Основные понятия технологии программирования.

 

Технология программирования - наука об оптимальных способах проведения процесса программирования, обеспечивающего в заданных условиях получение программной продукции с заданными свойствами.

Технология программирования определяет информационно-профессиональную деятельность, культуру работы специалистов, обеспечивающих заданный уровень производительности труда и качества получаемой программной продукции.

Требования к технологиям программирования:

1) технология программирования (ТП) должна обеспечивать независимость от его разработчика;

2) ТП - обеспечивает целенаправленную работу коллектива программистов (корпоративная разработки);

3) ТП должна быть безбумажной, а документация - на носителях.

4) Средства автоматизации должны охватывать все этапы работы программиста.

 

Программирование — сравнительно молодая и быстро развивающаяся отрасль науки и техники. Опыт ведения реальных разработок и совершенствования имеющихся программных и технических средств постоянно переосмысливается, в результате чего появляются новые методы, методологии и технологии, которые, в свою очередь, служат основой более современных средств разработки программного обеспечения. Исследовать процессы создания новых технологий и определять их основные тенденции целесообразно, сопоставляя эти технологии с уровнем развития программирования и особенностями имеющихся в распоряжении программистов программных и аппаратных средств.

Технологией программирования называют совокупность методов и средств, используемых в процессе разработки программного обеспечения. Как любая другая технология, технология программирования представляет собой набор технологических инструкций, включающих:

· указание последовательности выполнения технологических операций;

· перечисление условий, при которых выполняется та или иная операция;

· описания самих операций, где для каждой операции определены исходные данные, результаты, а также инструкции, нормативы, стандарты, критерии и методы оценки и т. п.

Кроме набора операций и их последовательности, технология также определяет способ описания проектируемой системы, точнее модели, используемой на конкретном этапе разработки.

Различают технологии, используемые на конкретных этапах разработки или для решения отдельных задач этих этапов, и технологии, охватывающие несколько этапов или весь процесс разработки. В основе первых, как правило, лежит ограниченно применимый метод, позволяющий решить конкретную задачу. В основе вторых обычно лежит базовый метод или подход (парадигма), определяющий совокупность методов, используемых на разных этапах разработки, или методологию.

 

39) Понятие программного средства. Жизненный цикл программного средства. Стадии жизненного цикла. Этапы системного анализа.

Програ́ммное обеспе́чение ^[1][2] (допустимо также произношение обеспече́ние ^[3][4][5]) (ПО) — совокупность программ, системы обработки информации и программных документов^[6], необходимых для эксплуатации этих программ (ГОСТ 19781-90^[7]).

Также — совокупность программ, процедур и правил, а также документации, относящихся к функционированию системы обработки данных (СТ ИСО 2382/1-84)^[7].

Программное обеспечение является одним из видов обеспечения вычислительной системы, наряду с техническим (аппаратным), математическим, информационным, лингвистическим, организационным и методическим обеспечением^[8].

В компьютерном сленге часто используется слово софт от английского слова software, которое в этом смысле впервые применил в статье в American Mathematical Monthly математик из Принстонского университета Джон Тьюки (англ. John W. Tukey) в 1958 году.^[9]

 

Жизненный цикл программного продукта (ПП) определяется как совокупность последовательных состояний программного продукта и всех действий по его преобразованию, начиная с анализа возникшей потребности в автоматизации определенных функций обработки данных до их программной реализации и включения в программное обеспечение (ПО) конкретного применения.

Стадии:

5Эксплуатация и сопровождение

4Тестирование и отладка

3Программирование

2Проектирование

1Анализ

программное средство - компьютерная программа или логически связанная совокупность программ предназначенная для автоматизации в определённой области профессиональной деятельности