Алгоритм и его структура

 

Для реализации процесса обработки данных используется оператор присваивания.

 

Результат вычислений помещается в область S оперативной памяти. Чтобы вывести результат из памяти на экран монитора необходимо использовать оператор вывода.

 

Операторы ввода данных:

 

1.                INPUT  - оператор ввода данных с клавиатуры. Данные задаются в виде переменных. Переменная - это величина, значение которой может меняться в процессе выполнения программы. Для обозначения переменной используются их имена (идентификаторы) - последовательность до 40 латинских букв и цифр, начинающаяся с буквы. Данные могут быть следующих  основных типов:

 

·                   целые INTEGER (Y%) - 2 байта в памяти (от -32768 до 32767),

 

·                   длинные целые LONG (Y&) - 4 байта (от -231 до 231-1),

 

·                   вещественные SINGLE (Y) - 6 знаков после , -4 байта (от -3.4Е+38 до 3.4Е+38),

 

·                   вещественные удвоенной точности DOUBLE (Y#) -16 знаков после ,- 8 байт (от -Е+308 до Е+308),

 

·                   символьные STRING (Y$) - последовательность символов до 32767 символов длиной.

 

Например: INPUT  a,b  или   INPUT "Введите два числа";a,b

 

2.                DATA, READ - операторы ввода данных из блока памяти. Например: DATA 3,4 :  READ a,b

 

Оператор присваивания может быть использован как для ввода данных  (Например: a=3 :  b=4), так для вычисления выражений. (Например:  S=a*b). Оператор присваивания вычисляет выражение, расположенное  справа от символа присваивания (=) и результат присваивается переменной, расположенной слева от символа присваивания. При записи арифметического выражения используются арифметические операции и функции. Приоритет выполнения арифметических операций сохраняется. Функции можно использовать стандартные (встроенные) COS(X), SQR(X) … и задаваемые самим пользователем. (Например: Y=3*SQR(X)^2)

 

Для вывода данных используется оператор PRINT.

 

Например:  PRINT S или  PRINT "Площадь";S или  PRINT a,b,S

 

Для окончания программы используется оператор END. В начале программы можно использовать оператор очистки экрана - CLS.

 

Пример линейной программы вычисления площади прямоугольника и ее алгоритм в виде блок-схемы:

 

CLS

 

INPUT "Введите две стороны прямоугольника"; a,b

 

S = a * b

 

PRINT "Площадь"; S

 

END

 

 

2.2 Разветвляющая алгоритмическая структура. Основные операторы циклов. Типовые примеры

 

Алгоритм называется разветвляющимся, если содержит хотя бы одно условие, в результате которого обеспечивается переход на один из двух возможных вариантов решения задачи. Ветвление может быть полным (действия и после да и после нет) и неполным (в случае если нет - ничего не происходит).

 

Пример разветвляющегося алгоритма - алгоритм решения квадратного уравнения. Появление условия при решении этой задачи связано с отсутствием корней при отрицательном дискриминанте. Рассмотрим блок-схему этого алгоритма:

 

 

 

 

Для данной алгоритмической структуры характерно, что в любой момент времени её реализации осуществляется обработка только по какой-либо одной из ветвей.

 

Для описания разветвляющегося алгоритма существуют операторы:

 

1.                условный

 

блочной структуры:

 

IF условие THEN

 

блок действий 1

 

ELSE

 

блок действий 2

 

ENDIF

 

линейной структуры:

 

IF условие THEN блок 1 ELSE блок 2

 

Обе структуры могут быть использованы как в полной форме так и в усеченной - без блока ELSE.

 

При работе условного оператора сначала проверяется выполнение условия. Если условие выполняется (истинное), то реализуется блок 1, в противном случае - блок 2. Условие - это логическое выражение, использующее операции сравнения (=, <, > <=, >=, <>) и логические операции (AND, OR).

 

Программа решения квадратного уравнения с использованием условного оператора имеет вид:

 

CLS : INPUT A,B,C : D=B^2-4*A*C

 

IF D>0 THEN

 

X1=(-b+SQR(d))/(2*a) : X2=(-b-SQR(d))/(2*a) : PRINT  X1,X2

 

ELSE

 

PRINT "Решенией нет"

 

ENDIF

 

2.                выбора (выражением может быть список через запятую 1,3,4 диапазон значений 1 TO 9; операция сравнения IS >=).

 

SELECT CASE  выражение

 

CASE условие 1

 

блок операторов 1

 

CASE условие 2

 

блок операторов 2

 

CASE ELSE

 

блок операторов n

 

END SELECT

 

CLS : INPUT A,B,C : D=B^4*A*C

 

SELECT CASE  D

 

CASE IS >0

 

X1=(-b+SQR(d))/(2*a)

 

X2=(-b-SQR(d))/(2*a) : PRINT  X1,X2

 

CASE ELSE

 

PRINT "Решенией нет"

 

END SELECT

 

END

 

2.3 Циклические алгоритмические структуры. Основные операторы ветвления. Типовые примеры

Алгоритм называется циклическим, если содержит участок, повторяющийся один или много раз.

 

Циклы бывают с определённым количеством, неопределённым числом вычислений.

 

 

 

 

 

 

Оператор цикла с параметром:

 

FOR  I = IН TO  IK STEP h

 

  тело цикла

 

NEXT I

 

Оператор цикла с предусловием:

 

DO WHILE условие продолжения вычислений  (UNTIL условие прекращения вычислений)

 

тело цикла

 

LOOP

 

Оператор цикла с постусловием:

 

DO

 

  тело цикла

 

LOOP WHILE условие продолжения вычислений  (UNTIL условие прекращения вычислений)

 

 

Глава 3. Языки программирования

 

Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов - языков программирования. Смысл появления такого языка - оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, превращает данный набор в алгоритм.

 

Язык программирования служит двум связанным между собой целям: он дает программисту аппарат для задания действий, которые должны быть выполнены, и формирует концепции, которыми пользуется программист, размышляя о том, что делать. Первой цели идеально отвечает язык, который настолько "близок к машине", что всеми основными машинными аспектами можно легко и просто оперировать достаточно очевидным для программиста образом. Второй цели идеально отвечает язык, который настолько «близок к решаемой задаче», чтобы концепции ее решения можно было выражать прямо и коротко.

 

Связь между языком, на котором мы думаем/программируем, и задачами и решениями, которые мы можем представлять в своем воображении, очень близка. По этой причине ограничивать свойства языка только целями исключения ошибок программиста в лучшем случае опасно. Как и в случае с естественными языками, есть огромная польза быть, по крайней мере, двуязычным. Язык предоставляет программисту набор концептуальных инструментов, если они не отвечают задаче, то их просто игнорируют. Например, серьезные ограничения концепции указателя заставляют программиста применять

Алгоритм и его структура

вектора и целую арифметику, чтобы реализовать структуры, указатели и т.п. Хорошее проектирование и отсутствие ошибок не может гарантироваться чисто за счет языковых средств.

Может показаться удивительным, но конкретный компьютер способен работать с программами, написанными на его родном машинном языке. Существует почти столько же разных машинных языков, сколько и компьютеров, но все они суть разновидности одной идей простые операции производятся со скоростью молнии на двоичных числах.

 

Персональные компьютеры IBM используют машинный язык микропроцессоров семейства 8086, т.к. их аппаратная часть основывается именно на данных микропроцессорах.

 

Можно писать программы непосредственно на машинном языке, хотя это и сложно. На заре компьютеризации(в начале 1950-х г.г.), машинный язык был единственным языком, большего человек к тому времени не придумал. Для спасения программистов от сурового машинного языка программирования, были созданы языки высокого уровня (т.е. немашинные языки), которые стали своеобразным связующим мостом между человеком и машинным языком компьютера. Языки высокого уровня работают через трансляционные программы, которые вводят "исходный код" (гибрид английских слов и математических выражений, который считывает машина), и в конечном итоге заставляет компьютер выполнять соответствующие команды, которые даются на машинном языке. Существует два основных вида трансляторов:

 

·                   интерпретаторы, которые сканируют и проверяют исходный код в один шаг,

 

·                   компиляторы, которые сканируют исходный код для производства текста программы на машинном языке, которая затем выполняется отдельно.

 

3.1 Интерпретаторы

Одно, часто упоминаемое преимущество интерпретаторной реализации состоит в том, что она допускает "непосредственный режим". Непосредственный режим позволяет вам задавать компьютеру задачу вроде PRINT 3.14159*3/2.1 и возвращает вам ответ, как только вы нажмете клавишу ENTER (это позволяет использовать компьютер стоимостью 3000 долларов в качестве калькулятора стоимостью 10 долларов). Кроме того, интерпретаторы имеют специальные атрибуты, которые упрощают отладку. Можно, например, прервать обработку интерпретаторной программы, отобразить содержимое определенных переменных, бегло просмотреть программу, а затем продолжить исполнение.

 

Больше всего программистам нравится в интерпретаторах возможность получения быстрого ответа. Здесь нет необходимости в компилировании, так как интерпретатор всегда готов для вмешательства в вашу программу. Введите RUN и результат вашего самого последнего изменения оказывается на экране.

 

Однако интерпретаторные языки имеют недостатки. Необходимо, например, иметь копию интерпретатора в памяти все время, тогда как многие возможности интерпретатора, а следовательно и его возможности могут не быть необходимыми для исполнения конкретной программы.

 

Слабо различимым недостатком интерпретаторов является то, что они имеют тенденцию отбивать охоту к хорошему стилю программирования. Поскольку комментарии и другие формализуемые детали занимают значительное место программной памяти, люди стремятся ими не пользоваться. Хуже всего то, что интерпретаторы тихоходны. Ими затрачивается слишком много времени на разгадывание того, что делать, вместо того чтобы заниматься действительно делом.

 

При исполнении программных операторов, интерпретатор должен сначала сканировать каждый оператор с целью прочтения его содержимого (что этот человек просит меня сделать?), а затем выполнить запрошенную операцию. Операторы в циклах сканируются излишне много.

 

 

3.2 Компиляторы

 

 

 

Компилятор-это транслятор текста на машинный язык, который считывает исходный текст. Он оценивает его в соответствии с синтаксической конструкцией языка и переводит на машинный язык. Другими словами, компилятор не исполняет программы, он их строит. Интерпретаторы невозможно отделить от программ, которые ими прогоняются, компиляторы делают свое дело и уходят со сцены. При работе с компилирующим языком, таким как Турбо-Бейсик, вы придете к необходимости мыслить о ваших программах в признаках двух главных фаз их жизни: периода компилирования и периода прогона. Большинство программ будут прогоняться в четыре - десять раз быстрее их интерпретаторных эквивалентов. Если вы поработаете над улучшением, то сможете достичь 100-кратного повышения быстродействия. Оборотная сторона монеты состоит в том, что программы, расходующие большую часть времени на возню с файлами на дисках или ожидание ввода, не смогут продемонстрировать какое-то впечатляющее увеличение скорости.

 

3.3 Эволюция и классификация языков программирования

Машинно - ориентированные языки -  это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно -ориентированные языки позволяют использовать все возможности и особенности Машинно - зависимых языков:

 

- высокое качество создаваемых программ (компактность и скорость  выполнения);

 

- возможность использования конкретных аппаратных ресурсов;

 

- предсказуемость объектного кода и заказов памяти;

 

- для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ;

 

- трудоемкость процесса составления программ ( особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок;

 

- низкая скорость программирования;

 

- невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов.

 

Машинно-ориентированные языки по степени автоматического программирования подразделяются на классы.

 

Машинный язык. Отдельный компьютер имеет свой определенный Машинный язык (далее МЯ),  ему предписывают выполнение указываемых операций над определяемыми ими операндами, поэтому МЯ является командным. Однако, некоторые семейства ЭВМ (например, ЕС ЭВМ, IBM/370/ и др.) имеют единый  МЯ для ЭВМ разной мощности. В команде любого из них сообщается информация о местонахождении операндов и типе выполняемой операции.

 

В новых моделях ЭВМ намечается тенденция к повышению внутренних языков машинно - аппаратным путем реализовывать более сложные команды, приближающиеся по своим функциональным действиям к операторам алгоритмических языков программирования.

 

Языки Символического Кодирования. Продолжим рассказ о командных языках, Языки Символического Кодирования (далее ЯСК), так же, как и МЯ, являются командными. Однако коды операций и адреса в машинных командах, представляющие собой последовательность двоичных  (во внутреннем коде) или восьмеричных (часто используемых при написании программ) цифр, в ЯСК заменены на символы (идентификаторы), форма написания которых помогает программисту легче запоминать смысловое содержание операции. Это обеспечивает существенное уменьшение числа ошибок при составлении программ.

 

Использование символических адресов - первый шаг к созданию ЯСК. Команды ЭВМ вместо истинных (физических) адресов содержат символические адреса. По результатам составленной программы определяется требуемое количество ячеек для хранения исходных промежуточных и результирующих значений. Назначение адресов, выполняемое отдельно от составления программы в символических адресах, может проводиться менее квалифицированным программистом или специальной программой, что в значительной степени облегчает труд программиста.