2. Представление о программировании. Структурированные типы величин: константы, переменные типы величин.

Назначение программирования - разработка программ управления компьютером с целью решения различных информационных задач. Для составления программ существуют разнообразные языки программирования.

В настоящее время существует много различных языков программирования: Кобол, С, Фортран, Visual Basic, Pascal и др.

Язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для записи программ. Программа обычно представляет собой некоторый алгоритм в форме, понятной для исполнителя (например, компьютера). Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими данными при различных обстоятельствах.

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 применении используют 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 интерпретаторы

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 программы-переводчика, 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 какую-то 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.

Основы языка программирования.

Первая версия языка Паскаль была разработана швейцарским ученым Никлаусом Виртом в 1968 году. Первоначально язык предназначался для целей обучения, поскольку он является достаточно детерминированным, т.е. все подчиняется определенным правилам, исключений из которых не так много. Основные характеристики: относительно небольшое количество базовых понятий, простой синтаксис, быстрый компилятор для перевода исходных текстов в машинный код. В 1992 г. фирма Borland International выпустила два пакета, основанных на языке Паскаль: Borland Pascal 7.0 и Turbo Pascal 7.0.

Основные элементы языка программирования Паскаль.

Любой естественный язык строится из элементарных составляющих — букв, образующих алфавит языка. Буквы используются для построения слов, слова складываются в предложения, а предложения... Из предложений состоит любой текст — письмо, роман, секретное донесение. Всякий язык программирования организован примерно так же. Имеется алфавит языка, то есть набор символов, которые можно использовать в программе. Существуют зарезервированные слова, имеющие вполне определенный смысл и определенное назначение. Их нельзя изменять: любая неточность в написании таких слов является серьезной ошибкой. В отличие от естественных языков человеческого общения, в языках программирования можно вводить свои собственные слова и придавать этим словам свой собственный смысл. Небольшую программу можно уподобить письму или маленькому рассказу. Большой проект - это роман. Как и обычное письмо, программа может быть написана хорошим или плохим «слогом» (стилем), и чем лучше стиль, тем понятнее программа, тем меньше вероятность появления в ней ошибок.

Язык Турбо Паскаль состоит приблизительно из 80 зарезервированных слов и специальных символов. Алфавит языка составляют буквы латинского алфавита, цифры, а также специальные символы, такие, например, как +, -, _. Специальными символами языка являются и некоторые пары символов. Как уже отмечалось, зарезервированные слова в языке Паскаль могут применяться только по своему прямому назначению, то есть в качестве имен операторов, названий операций и т. д.

Опытный программист уже знает, а новичку полезно узнать, что главными элементами любой программы являются переменные, константы и операторы.

Переменная — это ячейка (или несколько ячеек) оперативной памяти компьютера. Такой ячейке присвоено определенное имя, ее содержимое может изменяться в ходе выполнения программы.

Переменные описываются в начале программы и как бы сообщают о том, с какими данными будет работать программа и какой объем памяти они займут.

При описании переменных указывается не только их имя, но и тип. Тип переменной – характеризует множество допустимых значений переменных и набором допустимых операций для данного типа.

Описание переменной начинается с зарезервированного слова Var. Затем следует сама переменная, ставится двоеточие, тип переменной и точка с запятой.

Var

23: Ineger;

2,3: real;

…………..

Существуют следующие типы переменных:

1.         Integer (целые) – от -32 768 до +32 768.

2.         Real (вещественные) – значения могут быть как дробные так и вещественные.

3.         Boolean (логический) – True (истина), False (ложь).

4.         Char (символьный) – @, %, $  и т.д.

5.         String (строковый) – ‘доска’

Константа отличается от переменной тем, что ее значение фиксировано и не может быть изменено в ходе выполнения программы. Перед употреблением должна быть объявлена в разделе констант const. Определены два типа констант: истинные и типизированные.

Истинная константа - Она объявляется со значением. Ее тип неизвестен, поэтому ее значение в программе менять нельзя.

Типизированная константа - служат для инициализации переменных. В отличие от простых констант, во время выполнения программы им можно присваивать значения. Они отличаются от обычных переменных тем, что автоматически получают значение в начале работы программы, а обычные переменные должны инициализироваться явным образом в ходе ее работы.

Пример: const: p:=3,14;

Операторы задают те или иные действия, которые должна выполнять программа.

Операторы языка Паскаль бывают простыми и составными (структурными).

Простые:

•          Присваивание (p:=3,14);

•          Оператор перехода (goto) применяется в тех случаях когда после выполнения некоторого оператора нужно выполнить не следующий по порядку в записи программы, а какой-либо другой оператор. Переход осуществяется следующим образом:

Goto T1;

…………

………….

…………

T1:=45/12;

•          Пустой оператор не выполняет никаких действий и не содержит никаких символов. Обычно он используется для организации различных переходов в программе.

•          Операторы вызова.

3. Массивы.

Массивы - это совокупности однотипных элементов. Характеризуются они следующим:

-        каждый компонент массива может быть явно обозначен и к нему имеется прямой доступ;

-        число компонент массива определяется при его описании и в дальнейшем не меняется.

Для обозначения компонент массива используется имя переменной-массива и так называемые индексы, которые обычно указывают желаемый элемент. Тип индекса может быть только порядковым (кроме longint). Чаще всего используется интервальный тип (диапазон).

Описание типа массива задается следующим образом:

type

   имя типа = array[ список индексов ] of тип

Здесь имя типа - правильный идентификатор; список индексов - список одного или нескольких индексных типов, разделенных запятыми; тип - любой тип данных.

Вводить и выводить массивы можно только поэлементно.

Пример 1. Ввод и вывод одномерного массива.

const

   n = 5;

type

   mas = array[1..n] of integer;

var

   a: mas;

   i: byte;

begin

   writeln('введите элементы массива');

   for i:=1 to n do readln(a[i]);

   writeln('вывод элементов массива:');

   for i:=1 to n do write(a[i]:5);

end.

Определить переменную как массив можно и непосредственно при ее описании, без предварительного описания типа массива, например:

var a,b,c: array[1..10] of integer;

Если массивы a и b описаны как:

var

   a = array[1..5] of integer;

   b = array[1..5] of integer;

то переменные a и b считаются разных типов. Для обеспечения совместимости применяйте описание переменных через предварительное описание типа.

Если типы массивов идентичны, то в программе один массив может быть присвоен другому. В этом случае значения всех переменных одного массива будет присвоены соответствующим элементам второго массива.

Вместе с тем, над массивами не определены операции отношения. Сравнивать два массива можно только поэлементно.

Так как тип, идущий за ключевым словом of в описании массива, - любой тип Турбо Паскаль, то он может быть и другим массивом. Например:

type

   mas = array[1..5] of array[1..10] of integer;

Такую запись можно заменить более компактной:

type

   mas = array[1..5, 1..10] of integer;

Таким образом возникает понятие многомерного массива. Глубина вложенности массивов произвольная, поэтому количество элементов в списке индексных типов (размерность массива) не ограничена, однако не может быть более 65520 байт.

Работа с многомерными массивами почти всегда связана с организацией вложенных циклов. Так, чтобы заполнить двумерный массив (матрицу) случайными числами, используют конструкцию вида:

for i:=1 to m do

for j:=1 to n do a[i,j]:=random(10);

Для "красивого" вывода матрицы на экран используется такой цикл:

for i:=1 to m do begin

   for j:=1 to n do write(a[i,j]:5);

   writeln;

end;.