Русское просвещение: основные черты и особенности

Все операторы языка в тексте программы отделяются друг от друга явными или неявными разделителями.

          Операторы выполняются в порядке их следования в тексте программы. Лишь с помощью операторов перехода этот естественный порядок может быть нарушен.

          Большая часть операторов ведет обработку величин. Величины могут быть постоянными и переменными. Значения постоянных величин не изменяются в ходе выполнения программы. Величина характеризуется типом, именем и значением. Наиболее распространенные типы величин – числовые (целые и вещественные), символьные, логические. Тип величины определяется ее значением. Другая важная классификация величин – простые и структурированные. Простая величина в каждый момент может иметь не более одного значения. Ей соответствует одна ячейка памяти (поскольку термин «ячейка» несколько устарел, часто говорят «машинное слово») или ее эквивалент во внешней памяти компьютера. Структурированная величина, имея одно имя, может иметь разом несколько значений. Эти значения представляют собой элементы (компоненты) величины. Самый широко известный пример – массив, у которого элементы различаются по индексам (номерам). Вопрос о структурировании величин – входных, выходных и промежуточных – для успеха решения прикладной задачи не менее важен, чем вопрос о правильном написании последовательности операторов. Важнейшие характеристики структурированной величины таковы: упорядоченность (да или нет), однородность (да или нет), способ доступа к элементам, фиксированность числа элементов (да или нет). Так, массив является упорядоченной однородной структурой с прямым доступом к элементам и фиксированным их количеством. Всем программным объектам в языках даются индивидуальные имена. Имя пpoграммного объекта называют идентификатором (от слова «идентифицировать») Чаще всего идентификатором является любая конечная последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы:

<идентификатор>:=<буква>|<идентификатор>|<буква>|<идентификатор> <цифра>

        Как правило, в большинстве языков программирования в качестве идентификатора запрещается использовать служебные слова языка.

Многим слово «идентификатор» не нравится, и в настоящее время чаще употребляют слово «имя», поскольку

<имя>::=<идентификатор>.

         Программисты выбирают имена по своему усмотрению. Принципы выбора и назначения имен программным объектам естественны. Следует избегать мало выразительных обозначений, не гоняться за краткими именами. Имена должны быть понятны, наглядны, отражать суть обозначаемого объекта. Например,

Summa, Time, i,j, integral, init и т.п.

Некоторым идентификаторам заранее предписан определенный смысл и их называют стандартными, например, Sin – это имя известной математической функции. Описания или объявления программных объектов связаны с правилами обработки данных. Данные бывают разные и необходимо для каждого из них определить его свойства. Например, если в качестве данных выступает массив, то необходимо задать его размерность, границы индексов, тип элементов массива. Описательная часть языка программирования является необходимой как для системных программистов – разработчиков трансляторов, которые должны, в частности, проводить синтаксическую и семантическую диагностику программ, – так и для «прикладного» программиста, которому объявления программных объектов часто облегчают процесс разработки и отладки программ. Переменные играют важнейшую роль в системах программирования. Понятие«переменная» в языках программирования отличается от общепринятого в математике. Переменная – это программный объект, способный принимать некоторое значение с помощью оператора присваивания. В ходе выполнения программы значения переменной могут неоднократно изменяться. Каждая переменная после ее описания отождествляется с некоторой ячейкой памяти, содержимое которой является ее значением. Семантический смысл переменной заключается в хранении некоторого значения, соответствующего ее типу (например, переменная целого типа может принимать значение произвольного целого числа), а также в выполнении с ней операций пересылки в нее и извлечения из нее этого значения.

          Функция – это программный объект, задающий вычислительную процедуру определения значения, зависимого от некоторых аргументов. Вводится в языки программирования для задания программистом необходимых ему функциональных зависимостей. В каждом языке высокого уровня имеется в наличии библиотека стандартных функций: арифметических, логических, символьных, файловых и т.п. Функции –стандартные и задаваемые программистом – используются в программе в выражениях. Выражения строятся из величин - постоянных и переменных, функций, скобок, «паков операций и т.д. Выражение имеет определенный тип, определяемый типом принимаемых в итоге его вычисления значений. Возможны выражения арифметические, принимающие числовые значения, логические, символьные, строковые и т.д. Выражение 5 + 7 является, несомненно, арифметическим, выражение А + В может иметь самый разный смысл - в зависимости от того, что стоит за идентификаторами А и В.

         Процедура – это программный объект, представляющий некоторый самостоятельный этап обработки данных. По сути, процедуры явились преемниками подпрограмм, которые были введены для облегчения разработки программ еще на самых ранних стадиях формирования алгоритмических языков. Процедура имеет входные и выходные параметры, называемые формальными. При использовании процедуры формальные параметры заменяются на фактические.

Модуль (Unit) – это специальная программная единица, предназначенная для создания библиотек и разделения больших программ на логически связанные блоки. По сути, модуль – это набор констант, типов данных, переменных, процедур и функций. В состав модуля входят разделы: заголовок, интерфейс, реализация, инициализация. Заголовок необходим для ссылок на модуль. Интерфейс содержит объявления, включая процедуры и функции. Раздел «реализация» содержит тела процедур и функций, перечисленных в интерфейсной части. Раздел «инициализация» содержит операторы, необходимые для инициализации модуля. Каждый модуль компилируется отдельно, и каждый элемент модуля можно использовать в программе без дополнительного объявления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Обзор современных языков программирования высокого уровня

1. Паскаль как язык структурно – ориентирования программирования.

        Паскаль (англ. Pascal) — язык программирования общего назначения. Один из наиболее известных языков программирования, широко применялся в промышленном программировании, обучении программированию в высшей школе, является, иногда, базой для ряда других языков.

        Язык Паскаль, начиная с момента своего создания Н.Виртом в 1971 г., играет особую роль и в практическом программировании, и в его изучении. С непревзойденной четкостью в нем реализованы принципы структурного программирования, которые мы рассматривали в п. 1.8. Паскаль стал первым языком, с которым знакомится большинство будущих программистов в мире.

Трансляторы для программ, написанных на Паскале, разработаны для различных компьютеров и в настоящее время имеют множество разновидностей. Они являются компиляторами, обрабатывающими разработанные программистами тексты программ.

       Существует много версий языка Паскаль. Различия между ними порой весьма велики. Так, базовая версия Вирта имеет многократно меньшие возможности чем, скажем, версия Турбо-Паскаль 7.0 (первая, фактически - язык для обучения будущих программистов, а вторая - орудие профессиональных разработчиков прикладного программного обеспечения). Тем не менее, это версии одного языка, что, в частности, подтверждается их совместимостью «сверху вниз», т.е. любая программа, соответствующая «младшей» версии, соответствует и «старшей» (за исключением малозначащих синтаксических оговорок). Приведенные ниже тексты программ и примеры соответствуют (если нет специальных оговорок) версиям не ниже Турбо-Паскаль 3.0. Любая Паскаль-программа является текстовым файлом с собственным именем и с расширением .pas. Рассмотрим в качестве примера текст программы 1 решения квадратного уравнения. Паскаль-программа имеет вид последовательности символов латинских и русских букв, арабских цифр, знаков операции, скобок, знаков препинания и некоторых дополнительных символов. В ней можно выделить описания данных и операторы, описывающие действия, которые надо выполнить машине над этими данными.

       Схематически программа представляется в виде последовательности восьми разделов:

1) заголовок программы;

2) описание внешних модулей, процедур и функций;

3)описание меток;

4) описание констант;

5) описание типов переменных;

6) описание переменных;

7) описание функций и  процедур;

8) раздел операторов.

       Не в каждой программе обязательно присутствуют все восемь разделов, в простейшей программе, например, могут быть только 5-й и 8-й разделы.

Каждый раздел начинается со служебного слова, назначение которого зафиксировано в Паскале так, что его нельзя употреблять для других целей (список и перевод служебных слов дан в Приложении).

2. Бейсик как язык проблемно–ориентированного программирования.

У языка Бейсик (Basic) весьма своеобразная судьба. Будучи созданным для, так называемых, непрофессиональных программистов, многократно раскритикованный почти каждым пишущим о программировании, он живет \же четверть века и продолжает иметь множество пусть не поклонников, но пользователей. В своих старших версиях он давно перестал быть столь «простым» как его принято почему-то представлять. Его возможности чрезвычайно велики, о чем можно судить хотя-бы по названию одной из недавно вышедших книг - «Разработка экспертных систем на языке Бейсик». На нем создают программы самой различной предметной ориентации. По-видимому, Бейсик продолжает лидировать по количеству пользователей, и хотя бы поэтому знакомство с ним необходимо.

Выполнять в среде Бейсика элементарные операции и вычисления, особенно в ранних версиях типа GW-Basic или MSX-Basic, действительно нетрудно. Если компьютер включен и Бейсик загружен, можно смело приступить к работе. Начнем с того, что вы хотите что-то вычислить. Бейсик для этого лучше, чем любой калькулятор. Наберите команду PRINT "Это команда вывода", 5*5 и нажмите клавишу <Enter> (слово PRINT может заменить знак ?). Немедленно возникает ответ: 25. Команда PRINT выводит на экран результат вычислений или сообщений, заключенных в кавычки: PRINT "Привет!"- на экране появилось «Привет!» (без кавычек).

При вычислениях необязательно, чтобы операндом было выражение, содержащее только числа- Попробуйте ввести следующие команды (заканчивая каждую строчку нажатием на клавишу <Enter>):

а=5 b=4 ?а*b

Компьютер немедленно выдаст результат: 20. , . ;

Режим работы, описанный выше, часто так и называют- режим калькулятора (или непосредственный режим).

А теперь каждую из представленных выше трех команд пронумеруем, см. программу 1.

Программа 1

10 а=5 20 Ь=4

30 ? a*b

Обратим внимание, что после ввода этой программы команды не выполнялись, а записывались в память компьютера. Убедиться в этом можно введя команду LIST -текст этой маленькой программы тут же появится на экране. Если теперь ввести команду RUN, то она запустит программу на исполнение. Таким образом, последовательный набор команд с номерами строк является программой на языке Бейсик. Программировать на языке Бейсик означает научиться составлять определенный набор команд для решения поставленной вами задачи. Какие имеются команды у Бейсика и как ими пользоваться - рассмотрим ниже. Режим, при котором команды не выполняются непосредственно, а «копятся», называют косвенным. В этом режиме, основном для Бейсика, он и является языком программирования.

Следует помнить, что существует множество версий языка Бейсик и все они имеют особенности. Описать здесь все версии не представляется возможным, да и нет смысла. В каждой из современных версий Бейсика можно выделить общее подмножество, в котором отражены характерные (стандартные) грамматика, синтаксис и семантика языка. В этой связи в последующих описаниях языка рассматривается лишь выделенное авторами подмножество, справедливое для наиболее популярных в настоящее время версий Бейсика: Basic-MSX, Qbasic, Turbo-Basic. Последние версии приобрели популярность благодаря удобному интерфейсу и предоставлению пользователю ряда сервисных возможностей, присущих современным системам программирования.

3. Общая характеристика языка программирования СИ.

Язык программирования Си - это универсальный язык с богатым набором операторов и компактным способом записи выражений. Благодаря гибкости, выразительности и компактности своих конструкций Си завоевал наибольшую популярность в среде профессиональных программистов и широко используется при разработке системных и прикладных программ.

Язык Си представляет собой удачный компромисс между желанием располагать теми возможностями, которые обычно предоставляют программисту столь понятные и удобные языки высокого уровня, и стремлением эффективно использовать особенности компьютера. Кроме набора средств, присущих современным языкам программирования высокого уровня (структурность, модульность, определяемые типы данных) в него включены средства для программирования «почти» на уровне ассемблера (использование указателей, побитовые операции, операции сдвига). Большой набор операторов позволяет писать компактные и эффективные программы. Однако, такие мощные средства требуют от программиста осторожности, аккуратности и хорошего знания языка со всеми его преимуществами и недостатками. В отличие от языков программирования типа Паскаль, требующих жесткой дисциплины программирования, ограничивающих свободу программиста, содействующих устранению многих ошибок в программах еще на стадии их трансляции, язык Си предоставляет программисту наибольшую свободу. Однако, ответственность за корректность программ при этом полностью ложится на программиста.