Лекция "Представление о программировании"

Билет 10    1. Представление о программировании: язык программирования (на  примере одного из языков высокого уровня); примеры несложных  программ с линейной, ветвящейся и циклической структурой. Назначение программирования ­ разработка программ управления  компьютером с целью решения различных информационных задач. Для  составления программ существуют разнообразные языки программирования. Язык программирования ­ это фиксированная система обозначений для  описания алгоритмов и структур данных. В настоящее время существует много различных языков программирования:  Кобол, С, Фортран, Visual Basic, Pascal и др. Языки программирования ­ это формальные языки, специально созданные для  общения человека с компьютером. Каждый язык программирования, равно  как и "естественный" язык (русский, английский), имеет алфавит, словарный  запас, свою грамматику, а также семантику. 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 примененииспользуют 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 интерпритаторы  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 011001010101010 111110001111100 101000010100101 ........................... … 101010010101001 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 программы­переводчика, 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 какую­то 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. Язык программирования выского уровня Pascal Язык программирования Паскаль (Pascal) с момента своего создания  Никлаусом Виртом, швейцарским профессором, играет большую роль и в  практическом программировании, и в его изучении. С непревзойденной  четкостью в нем реализованы принципы структурного программирования.  Паскаль стал первым языком, с которым знакомится большинство будущих  программистов в мире.  Трансляторы программ, написанных на Паскале, разработаны на различных  компьютеров и в настоящее время множество разновидностей. Они являются  компиляторами, обрабатывающими разработанные программистами тексты  программ. Существует много версий языка Паскаль. Различия между ними порой весьма  велики. Любая Паскаль­программа является текстовым файлом с собственным  именем и с расширением .pas.  Программа на языке Паскаль близка к своему виду к описанию алгоритма на  Алгоритмическом языке. Паскаль    Алгоритмический язык    Program Division; var a,b,c,d,m,n: integer; begin readln (a,b,c,d); {ввод} m:=a*d; {числитель} n:=b*c; {знаменатель} write (m,n); {вывод} end.  алг деление дробей цел a,b,c,d,m,n нач ввод a,b,c,d m:=axd n:=bxc вывод m,n кон Заголовок программы начинается со слова Program (программа), за которым  следует произвольное имя, придуманное программистом. Program <имя программы>; Раздел описания переменных начинается со слова Var (variables ­  переменные), за которым идет список имен переменных через запятую. Тип  указывается после двоеточия. В стандарте языка Паскаль существует два  числовых типы данных: вещественный и целый. Слово integer обозначает  целый тип (является идентификатором целого типа). Вещественный тип  обозначается словом real. Например, раздел описания переменных может быть таким: Var a, b: integer; c,d:real; Идентификаторы переменных составляются из латинских букв и цифр;  первым символом обязательно должна быть буква. Раздел операторов (оператор ­ команда алгоритма, записанная на языке  программирования) ­ основная часть программы. Начало и конец раздела  операторов программы отмечается служебными словами begin (начало) и end  (конец). В самом конце программы ставится точка. begin <операторы> end.  Вывод результатов происходит по оператору write (write ­ писать) или writeln  (writeln ­ писать в строку. Арифметический оператор присваивания на Паскале имеет следующий  формат: <числовая переменная>:= <арифметическое выражение> Арифметическое выражение может содержать числовые константы и  переменные, знаки арифметических операций, круглые скобки. Кроме того, в  арифметичесих выражениях могут присутствовать функции. Знаки основных арифметических операций записываются так: + сложение ­  *  /  вычитание  умножение  деление  Примеры программ на языке программирования Pascal Линейная стуктура Задача. Заданы длины двух катетов прямоугольного треугольника a, b.  Вычислить длину гипотенузы с. Program treug; var a, b ,c: real; begin write ('a='); read (a); write ('b='); read (b); c:=sqrt (a*a+b*b); writeln ('c=', c:6:2);  end.  Ветвление Задача. Упорядочить значение двух переменных X и Y по возрастанию. Program Sorting; var x, y, c: real; begin readln (x,y); if x>y then begin c:=x;  x:=y; y:=c; end; write (x,y); end. Цикл Задача. Дано N кубиков, на которых написаны разные буквы. Сколько  различных N­буквенные слов можно составить из этих кубиков (слова  необязательно должны иметь смысл)? Program Words; var f, n, r: integer; begin write ('введите число букв'); readln (n); f:=1; r:=1; while r<=n do begin f:=f*r; r:=r+1; end; write ('Из', n, 'букв можно составить ', f , 'слов'); end.