Русское просвещение: основные черты и особенности

Си был создан Денисом Ритчи как инструмент для разработки операционной системы UNIX и реализован в рамках этой операционной системы. Название языка имеет случайное происхождение: «С» - третья буква английского алфавита. Это наименование говорит о чувстве юмора у создателей языка - его предшественником был язык В («В» - вторая буква английского алфавита). В настоящее время имеется большое количество систем программирования на Си для разных типов компьютеров. Разработано много библиотек модулей, инструментальных средств разработки и отладки, облегчающих создание новых программ. Программы на Си обладают высокой мобильностью, без каких-либо изменений они переносятся, транслируются и выполняются на машинах различных типов.

        Язык Си - компилирующего типа. Текст программы на Си, подготовленный с помощью текстового редактора, для получения объектного модуля обрабатывается компилятором, причем компиляция выполняется в два прохода. При первом проходе (претрансляцни) обрабатываются строки-директивы, начинающиеся со знака #, при втором - транслируется текст программы и создается объектный (машинный) код. Для получения загрузочного (исполняемого) модуля теперь необходимо отредактировать внешние связи объектного модуля - подсоединить к нему соответствующие библиотечные модули.

           Рассмотрим простую программу на языке Си. Такой пример позволит нам выявить некоторые основные черты любой программы, написанной на языке Си.

Программа 2

#include<stdio.h>

main() /* Простая программа */ <

int num;

num =1,'

printf ("Это моя  1-я программа на языке Си.\n",num);)

Результат выполнения программы:

Это моя 1-я программа на языке Си.

Поясним строки этой программы.

#include<stdio.h> - подключение файла stdio.h, который является частью пакета, имеющегося в любом компиляторе языка Си и описывающего функции ввода-вывода (например, средства взаимодействия программы с терминалом). В качестве имени файла используется аббревиатура английских слов: STandard Input/Output header - стандартный заголовок ввода-вывода. Данная строка не является оператором языка Си. Символ # оказывает, что она должна быть обработана «препроцессором» компилятора. Препроцессор осуществляет некоторую предварительную обработку текста программы перед началом компиляции.

Main() - имя функции (в переводе с английского main - «главная»). Любая программа, написанная на языке Си, состоит из одной или более «функций», являющихся модулями, из которых она собирается. Данная программа состоит из одной функции main. Круглые скобки указывают именно на то, что main() - имя функции. Программа, написанная на языке Си всегда начинает выполняться с функции, называемой main(). Программист имеет возможность выбирать имена для всех используемых им функций, кроме main. В круглых скобках в общем случае содержится информация (параметры), передаваемые этой функции. В нашем примере параметры не требуются и, следовательно, в скобках ничего не содержится.

/* Простая программа */-комментарий. Использование комментариев облегчает процесс понимания программы любым программистом. Большим удобством при написании комментариев является возможность располагать их в той же строке, что и операции, которые они объясняют. Длинный комментарий может помещаться в отдельной строке или даже занимать несколько строк. Все, что находится между символом, указывающим начало комментария /*, и символом, указывающим его

конец */, игнорируется компилятором, поскольку он не в состоянии интерпретировать язык, отличный от Си.

{ } - фигурные скобки отмечают  начало и конец тела функции. Фигурные скобки применяются  также для того, чтобы объединить  несколько операторов программы  в сегмент или «блок».

int num; - оператор описания. С помощью такого оператора мы объявляем, что будем использовать в программе переменную num, которая принимает целые (int) значения. Точка с запятой в конце строки является частью оператора языка Си, а не разделителем операторов, как в Паскале. Слово int служит «ключевым словом», определяющим один из основных типов данных языка Си. Ключевыми словами называются специальные зарезервированные слова, используемые для построения фраз языка.

В языке Си все переменные должны быть объявлены. Это означает, что, во-первых, в начале программы необходимо привести список всех используемых переменных, а во-вторых, необходимо указать тип каждой из них. Вообще, объявление переменных считается «хорошим стилем» программирования.

num=l; - оператор присваивания. Служит для присваивания переменной num значения 1.

printf("этo моя %d-я программа на языке Си.\n",num); - вызов функции printf() форматного вывода на печать. Этот оператор выводит на печать значение переменной num в формате, содержащемся в строке в кавычках (в данном случае печатается приведенная в кавычках фраза. Символы %d указывают компилятору, где в выводимой строке и в какой форме необходимо вставить значение переменной num. Символ % сигнализирует программе, что, начиная с этой позиции, необходимо вывести значение переменной, a d указывает, что число надо печатать в десятичном формате. Символы \n не появляются на экране. Эти символы служат директивой начать новую строку на устройстве вывода. Комбинация символов \n на самом деле представляет собой один символ, называемый «новая строка». Для этого символам (\n) не существует соответствующей клавиши на клавиатуре. Символ «новая строка» служит примером «управляющей последовательности», которую невозможно ввести с клавиатуры.

В общем случае обращение к этой функции имеет вид:

printf(<фopмaт>,<выpaжeниel>,<выpaжeниe2>,...,<выpaжeниeN>);

где <выражение1>, <выражение2>, ..., <выражение№» - произвольные выражения, результаты которых надо вывести.

Управляющая строка «формат» содержит объекты двух типов: обычные символы, которые просто копируются в выходной поток (печатаются), и спецификации преобразования значений из внутреннего машинного представления в текстовое для вывода на печатающем устройстве.

Каждая спецификация преобразования начинается с символа % и заканчивается символом преобразования. Между % и символом преобразования могут (не обязательно) находиться

1) знак минус, указывающий, что преобразуемый параметр должен  быть выровнен влево в своем  поле;

2) целое число, задающее  минимальный размер поля: преобразованный  параметр будет напечатан в  поле-минимум оказанного размера; если в преобразованном параметре  символов меньше, чем размещается  в указанном поле, то слева  будут добавлены пробелы (или  справа, если указано выравнивание  влево);

3) строка цифр с начальным  нулем - лишние позиции поля заполняются  нулями, а не пробелами:

4) точка, отделяющая размер  поля от последующей строки  цифр (только для преобразования  строк %s) - строка цифр указывает максимальное число символов, выводимых в одной строке.

Символы преобразования:

d - десятичное число со знаком;

u - десятичное число без знака;

О - восьмеричное число без знака (и без ведущего 0);

х - шестнадцатеричное число без знака (и без ведущего 0);

s - символьная строка;

с - одиночный символ;

f- действительное число в представлении с фиксированной точкой;

е-действительное число в экспоненциальном представлении;

g - наиболее короткое представление действительного числа; и др.

Функцией ввода, аналогичной функции вывода printf(), является scanf() - стандартная функция форматного ввода.

Обращение к этой функции имеет вид

sсаnf(<формат>,<&имя1>,<&имя2>,...,<&имяN>);

где <имя1>, <имя2>, ..., <имяN> - имена переменных, значения которых надо ввести. Наличие символа "&" перед каждым именем обязательно (кроме переменных строкового типа), его смысл будет пояснен ниже.

При обращении к функции scanf выполнение программы приостанавливается, ожидается ввод значений указанных переменных, после чего работа программы продолжается. В качестве спецификаций в формате можно использовать те же символы, что и в функции printf(). Спецификации формата должны соответствовать количеству и типу вводимых переменных. В управляющей строке функции scanf нет промежуточных управляющих символов между % и символом преобразования, за исключением "*". Если присутствует символ *, входное поле просто пропускается и никакого присваивания не производится. Обычные символы (кроме °о) сопоставляются с очередными (отличными от символов промежутков) символами входного потока, и в случае отличия дальнейший ввод игнорируется.

4. Основы логического программирования на языке Пролог.

Язык Пролог является представителем семейства языков логического программирования и в сравнении с традиционными языками программирования, предназначенными для записи алгоритмов, такими как Бейсик, Фортран, Паскаль, Си, обладает существенными особенностями:

• программа на Прологе не является алгоритмом, а представляет собой запись условия задачи на языке формальной логики (т.е. это дескриптивный, описательный язык программирования);

• язык Пролог предназначен не для решения вычислительных или графических задач, а для решения логических задач, для моделирования процесса логического умозаключения человека; вычисления же и графические построения выполняются в Прологе как побочный продукт логического вывода;

• Пролог требует особого стиля мышления программиста, что затрудняет изучение его теми, кто уже привык к процедурному программированию, поэтому, так называемые, практические программисты не стремятся переходить на этот язык, что мешает росту популярности Пролога; однако во многих странах (Японии, Англии, Франции, Германии, Израиле и т.д.) расширяется практика применения Пролога в образовании как первого изучаемого языка программирования; переход к процедурным языкам типа Паскаля в этом случае трудностей не вызывает.

Все это позволяет отнести Пролог в существующем делении языков программирования на языки низкого и высокого уровня к языкам сверхвысокого уровня. В японском проекте создания в 90-х годах XX века компьютеров 5-го поколения (обладающих искусственным интеллектом) Пролог положен в основу аппаратной организации и разработки программного обеспечения. Нынешний Пролог, безусловно, не является окончательным вариантом языка программирования ЭВМ 5-го поколения и в ближайшие годы получит существенное развитие. По-видимому, он сыграет роль Бейсика дескриптивного программирования: его значение и возможности в популяризации и распространении идей логического программирования чрезвычайно велики.

Изучению языка Пролог очень способствует предшествующее изучение математической логики, понятийной системой которой он пользуется.

Программирование на Прологе включает в себя следующие этапы:

1) объявление фактов об объектах и отношениях между ними;

2) определение правил  взаимосвязи объектов и отношений  между ними;

3) формулировка вопроса  об объектах и отношениях между  ними.

Имена - это последовательности букв и цифр, начинающиеся с буквы (строчной !). Системы программирования на Прологе для компьютеров допускают использование лишь латинских строчных и прописных букв: а .. z, A .. Z. Использование русских строчных и прописных букв: а .. я, А .. Я не допускается. При практической работе с интерпретатором рекомендуется, чтобы смысл имен оставался понятным, использовать в качестве имен запись русских слов латинскими буквами. В данном параграфе мы будем записывать все имена русскими буквами, чтобы сделать смысл программ наиболее понятным. При запуске этих программ в «англо-язычных» системах программирования нужно заменять русские буквы в именах на латинские.

Типы данных включают переменные, атомарные значения и структуры.

 

          Рис.1 Классификация типов данных Пролога

 

Примеры специальных атомов:

: - ( обозначающая импликацию),

? (вопрос, обозначающий отрицание),

! (предикат отсечения, рассматривается  далее).

Переменные обозначаются последовательностью буквой и цифр, начинающейся с заглавной буквы. Особый вид переменной - анонимная переменная _ , используемая в качестве аргумента предиката, когда конкретное значение переменной несущественно.

Структура - это конструкция, состоящая из имени структуры и заключенного в скобки списка ее аргументов, разделенных запятыми. Элементами структур могут быть числа, атомы, переменные, другие структуры и списки. Примеры структур: str(A,B,C), носит(юрий,пиджак).

Списки представляют собой объединение элементов произвольных видов, разделенных запятыми и заключенных в квадратные скобки. Списки отличаются от структур тем, что количество элементов может меняться при выполнении программы. Примеры списков: [1,3,5,7], [красный,желтый,зеленый].

Основная операция, выполняемая в языке Пролог, - это операция сопоставления (называемая также унификацией или согласованием). Операция сопоставления может быть успешной, а может закончиться неудачно. Определяется операция сопоставления так:

• константа сопоставляется только с равной ей константой;

• идентичные структуры сопоставляются друг с другом;

• переменная сопоставляется с константой или с ранее связанной переменной (и становится связанной с соответствующим значением);

• две свободные переменные могут сопоставляться (и связываться) друг с другом. С момента связывания они трактуются как одна переменная: если одна из них принимает какое-либо значение, то вторая немедленно принимает то же значение.

Примеры: 5 сопоставляется с 5, «имеет» сопоставляется с «имеет», «сергей» не сопоставляется с «юрий», «имеет(сергей,машина)» не сопоставляется с «имеет(сергей, телевизор)», «имеет(сергей,машина)» сопоставляется с «имеет(Х,машина)», в этом случае переменная Х получает в качестве значения атом «сергей».

Факты - это предикаты с аргументами-константами, обозначающие отношения между объектами или свойства объектов, именованные этими константами. Факты в программе считаются всегда и безусловно истинными и таким образом служат основой доказательства, происходящего при выполнении программы.

Пример 1. Факты, описывающие телефонные номера: