Системы счисления

Каждый компьютер имеет  свой машинный язык, то есть свою совокупность машинных команд, которая отличается количеством адресов в команде, назначением информации, задаваемой в адресах, набором операций, которые может выполнить машина и др.

При программировании на машинном языке программист может  держать под своим контролем  каждую команду и каждую ячейку памяти, использовать все возможности имеющихся машинных операций.

Но процесс написания  программы на машинном языке очень  трудоемкий и утомительный. Программа  получается громоздкой, труднообозримой, ее трудно отлаживать, изменять и развивать.

Поэтому в случае, когда  нужно иметь эффективную программу, в максимальной степени учитывающую специфику конкретного компьютера, вместо машинных языков используют близкие к ним машинно-ориентированные языки (ассемблеры).

Список литературы

Информатика. Под редакцией  П.П. Беленького;  Ростов-на-Дону Феликс 2002 г.

Информатика. Базовый  курс. Под редакцией С.В. Симановича; Санкт-Петербург 2000 г.

Информатика. В.А. Острейковский; Москва, Высшая школа, 1999 г

Лекция 2.6. Знакомство с языком Q Basic.

Цель создания языка  Бейсик – создание средства для расширения и облегчения контактов между непрофессионалами и компьютерами поставили перед собой сотрудники Дартмутского колледжа Дж. Кемени и Т. Курц. Разработанный ими в 1964 году алгоритмический язык Basic, является системой, используемой для связи человека с компьютером, и предназначен для описания данных и алгоритмов их обработки на вычислительной машине.

Важной чертой Бейсика  является не только его простота, но и представляемая им возможность  решать задачи в режиме диалога с  компьютером.

1. Основные понятия правила написания программ

 Изучение языка Basic, как любого алгоритмического языка, начинается со знакомства с алфавитом. Алфавит – это совокупность символов, используемых в языке. В его состав входят:

- 26 прописных букв латинского  алфавита A,B,C,…,Z;

- 31 прописная буква русского  алфавита А, Б,  В, Г,…,Я;

- арабские цифры 0,1,2,3,…,9;

- знаки операций +, -, *, /, ^, =, < >;

- специальные символы ,:;?”’[]()%#!$;

- вспомогательные знаки & @.

Из алфавита образуется словарь  алгоритмического языка, которым пользуются при составлении программ.

Словарь – это совокупность минимальных конструкций языка, называемых операторами.

Операторы определяют представление информации и служат указанием компьютеру для совершения определенных действий.

Программа на алгоритмическом языке представляет собой совокупность операторов, записанных в соответствии с принятым синтаксисом.

Синтаксис алгоритмического языка – правила построения программ из словаря и алфавита. Нарушение синтаксических правил ведёт к появлении ошибки в программе.

Основные правила по оформлению программы

Текст программы записывается печатными  буквами, причем буквы и цифры  должны быть одного размера.

Недопустимо использовать подстрочные и надстрочные записи. 
Например, Вы хотите записать на БЕЙСИКе выражение X₁ + X₂⁵. Здесь есть нижние индексы 1 и 2 и верхний 5. Запись на БЕЙСИКе будет выглядеть так X1+X2^5, где ^ - знак возведения в степень.

 

Программа состоит из отдельных  строк. Каждая строка не должна превышать 240 символов. Рекомендуется использовать 80 символов для наглядности программы.

Каждая новая строка программы начинается с номера. Номером  является целое число из диапазона 1…9999. Рекомендуется вести нумерацию  строк через десяток.

Операторы, записанные в  одной строке, отделяются друг от друга  знаком двоеточие.

2. Представление данных в Бейсике. БЕЙСИК позволяет обрабатывать любую информацию, представленную в виде чисел или текста (символов). Не зависимо от типа информации данные могут быть представлены в виде констант, переменных или массивов.

Константы – это данные, не изменяющиеся в процессе решения задачи.

Переменные – это данные, принимающие различное значение в процессе решения задачи. Они могут быть простыми переменными или переменными с индексами. Простая переменная – это переменная, не связанная с определенным порядковым номером. Переменная с индексом – это переменная, связанная с порядковым номером, т.е. известно её местоположение среди остальных переменных.

Массив – это упорядоченная перенумерованная совокупность однотипных данных (элементов). Различают два типа массивов – одномерный и двумерный.

Одномерный массив – перенумерованная последовательность однотипных данных. Каждый элемент одномерного массива имеет свой порядковый номер, называемый индексом.

Двумерный массив совокупность однотипных данных представленная в виде таблицы (матрицы). Каждый элемент двумерного массива имеет два индекса.

Примеры  X₁X₂X₃X₄X₅X₆   – одномерный массив из шести элементов

                |C₁₁C₁₂C₁₃C₁₄|   - двумерный массив (матрица) из   трех

                |C₂₁C₂₂C₂₃C₂₄|    строк и четырех столбцов

                |C₃₁C₃₂C₃₃C₃₄|

Правила записи числовой информации

1. Числовые константы, или просто числа в БЕЙСИКе представляются в нормальной форме, либо в экспоненциальной форме. Естественная нормальная форма служит обычной формой записи. При этом целая часть числа отделяется от дробной точкой. Знак + можно не писать. При написании целых чисел точка не ставится. Цифра ноль перечеркивается при написании программы на бланке.

Пример            обычная форма               на Бейсике 
                          5                            5 
                         -8,3                        -8.3 
                         -0,19                      -0.19

Экспоненциальная  форма используется реже и служит для записи чисел больших 10¹³ или меньших 0,1. Число представляется в виде мантиссы и порядка. 
 Мантисса – это число, в котором один разряд отводится под целую часть, а остальные 12 разрядов под дробную. Дробная часть отделяется от целой точкой. 
 Порядок – это степень числа 10. В программе вместо числа 10 используется буква Е, затем знак порядка и степень. Порядок числа – всегда целое число из диапазона от  -99 до +99.

Пример    обычная форма               на Бейсике 
                      7,5 10¹⁶                      7.5 Е+16 
                                  -1 10⁴                       -1 Е-4

2. Числовая переменная на Бейсике имеет имя, которое называется идентификатором. Идентификатор записывается по определенным правилам. 
 Для простой переменной вещественного типа идентификатор образуется из одной буквы латинского алфавита или одной буквы латинского алфавита и цифры. 
 Для переменной целого типа идентификатор образуется так же, как для переменной вещественного типа, только добавляется знак %. Значение целой переменной может быть в диапазоне от -7999 до +7999. 
 Пример    X, Y, Z5, A7    - переменные вещественного типа 
                                       X%,Y%,Z5%,A7%   - переменные целого типа.

3. Числовой массив на Бейсике имеет имя, которое называется идентификатором. Правило образования идентификатора те же, что и для числовой переменной (смотри выше). Для представления элемента массива надо записать идентификатор массива, а затем в круглых скобках порядковый номер (индекс) этого элемента в массиве. В дальнейшем элемент массива будем называть переменной с индексами.

Элемент одномерного массива задаётся идентификатором массива и индексом в круглых скобках. Индекс может  быть целым числом или арифметическим выражением. Например, имеется однородный массив А, состоящий из 12 элементов. Надо в программе указать 3-Й и 7-й элементы. Для этого надо записать А(3) и А(7).

Элемент двумерного массива задаётся идентификатором массива и двумя  индексами в круглых скобках, разделённых запятыми. Первый индекс означает номер строки, второй индекс – номер столбца. Например, имеется двумерный массив С, состоящий из 12 элементов 3 строки и 4 столбца. В программе надо указать первый и двенадцатый элемент массива. Для этого надо записать С(1,1) и С(3,4).

Для описания массива в БЕЙСИКе  используется оператор DIM. Этот оператор обычно размещается в начале программы, чтобы он выделил память до того, как она будет в программе использоваться. Оператор DIM для одномерного массива имеет следующую структуру.

DIM идентификатор   (размерность массива)           

  , где размерность – это  максимальное количество элементов  из диапазона от 1 до 9999.

Оператор DIM для двумерного массива имеет следующую структуру:

DIM идентификатор (максимальное количество   максимальное количество

             Массива                      строк,                                          столбцов)

Например, DIM C(7,6)  - этот оператор выделяет в оперативной памяти 7*6=42 ячейки для записи вещественных чисел.

Правило записи символьной информации.

Символьные константы  – это совокупность любых символов алфавита БЕЙСИКа, которая в процессе решения задачи не изменяется. Символьные константы в программе выделяются с помощью кавычек или апострофов. Если символьная константа заключена в кавычки, то внутри нее можно употреблять только апострофы и наоборот. Например “ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ”.

Символьная переменная обозначается идентификатором. Правило  образования идентификатора такое  же, как у числовой переменной только добавляется знак $. Например А1$(7).

Правила образования  идентификатора символьного массива те же, что и символьной переменной. Например, B$(2,3) – элемент символьного двумерного массива.

Так же, как и с числовыми  массивами, перед использованием в  программе символьных массивов с  помощью оператора DIM необходимо выделить в памяти место. Правила записи DIM те же, только добавляется знак $ и длина символьной переменной. Например, для одномерных символьных массивов DIM C$(15) 9 – этот оператор выделяет в оперативной памяти для символьного массива С 15 ячеек, длина каждой ячейки 9 символов (байт).  DIM B1$(48) 21 – этот оператор выделит в оперативной памяти для символьного массива B1 4*8=42 ячейки, длина каждой ячейки соответствует 21 символу (байту).

3. Оператор  присваивания

Оператор «присваивания» служит для того, чтобы переменная могла принимать различные значения. Оператор «присваивания» обозначается знаком =. Правило записи оператора следующее, слева от знака = стоит переменная, справа от знака = стоит арифметическое выражение или функция символьной переменной.

         Переменная = арифметическое выражение,

                                 Функция символьной переменной,

                                  Или переменная.

При использовании оператора  присваивания следует следить за тем, чтобы слева от знака = были переменные одного типа. Недопустимо слева иметь символьную переменную, а справа арифметическое выражение.

Правило записи арифметического  выражения. Арифметические выражения состоят из операндов, знаков арифметических операций и круглых скобок. Операндами называются числовые константы или переменные, а также числовые значения функций, участвующих в вычислениях. Порядок выполнения арифметических операций такой же, как в математике. Сначала выполняется операция возведение в степень ^, затем деление / или умножение *, потом сложение + или вычитание -. При наличии в выражениях скобок вначале вычисляются выражения в скобках. При записи арифметического выражения в БЕЙСИКе, нельзя опускать знак умножения.

Пример     D=(A+B)/C^2 
                             A(1)=(A(2)+A(3))^3

Если нескольким переменным присваивается одно и тоже значение, то эти переменные перечисляются слева от знака = через запятую.  
    Пример                  X,Y,Z=A+B/C

                          A,B,C=0

4. Оператор  вывода информации из оперативной памяти. Результат обработки информации компьютером необходимо вывести на дисплей или печатающее устройство. Для этого используется оператор  PRINT.

Правило записи оператора PRINT.

PRINT одна или несколько

         переменных,

           констант,

           арифметических выражений

Выводимые данные могут  разделяться запятой или точкой с запятой. Если  для разделения данных используется знак ; , то при  их выводе каждое данное отделяется от соседнего пробелом с учетом позиции  отводимой под знак числа. Это  плотный формат отображения.

Пример 10 INPUT “X=”,X

                     20 Y=X^3

                   30 PRINT X;Y; 100*Y+X

Если для разделения данных используется запятая, то при  их выводе каждое данное печатается в  своей зоне. Такое расположение данных называется зонным. Ширина зоны 16 символов.

Пример  10 INPUT “A=”, A

        20 B=2*A: C=3*A

        30 PRINT A,B,C,A+B+C

В одном операторе PRINT можно использовать два вида разделителей , ; и выводимые данные сопровождать пояснительным текстом. Это означает, что можно чередовать символьные константы с переменными или арифметическими выражениями.