Содержание

Этапы подготовки и решения задачи на ЭВМ......................................................................................................... 2

Способы разработки программ.................................................................................................................................. 2

Типы языков программирования ......................................................................................................................... 3

Этапы прохождения программы на ЭВМ ................................................................................................................ 4

Алгоритмический язык Pascal ................................................................................................................................... 5

История создания языка ......................................................................................................................................... 5

Алфавит языка Pascal ............................................................................................................................................. 5

Константы и переменные ....................................................................................................................................... 5

Типы данных в языке ............................................................................................................................................. 6

Скалярные типы данных ....................................................................................................................................... 6

Структура программы на языке Паскаль................................................................................................................ 7

Раздел описания меток. ........................................................................................................................................... 8

Раздел описания констант ...................................................................................................................................... 8

Раздел описания переменных ................................................................................................................................. 8

Исполняемый блок. ............................................................................................................................................. 8

Комментарии ............................................................................................................................................................ 9

Тест Основы языка Pascal ........................................................................................................................................ 10

Этапы подготовки и решения задачи на ЭВМ

Подготовка задачи к решению на ЭВМ и ее реализация разделяется на следующие этапы:

1. Постановка задачи. На данном этапе формулируется цель решения задачи и

подробное ее описание. Определяются состав и характеристика исходных данных, и

определяется условия, при которых она решается.

2. Математическая описание задачи. На этом этапе составляется математическая

модель задачи, т.е. задача описывается в виде математических формул.

3. Выбор и обоснование метода решения. Выбирается математический метод, с

помощью которого будет решатся задача.

4. Составление алгоритма. На данном этапе составляется алгоритм решения задачи

согласно выбранному методу решения. Процесс обработки данных разбивается на участки

вычислений и устанавливается последовательность выполнения этих участков. После

выявления возможных связей между отдельными участками разрабатывают блок схему

алгоритма задачи. Алгоритм отражает динамику выполнения задачи.

5. Составление программы. В процессе составления программы алгоритм задачи,

заданный в виде блок – схемы или другим способом, переводится на язык программирования.

6. Отладка задачи на ЭВМ. Процесс обнаружения и устранения ошибок в

программе называется отладкой. Ошибки в программах бывают двоякого рода:

синтаксические и логические. С помощью синтаксического контроля программы

транслятором выявляются ошибки в операторах и командах. После устранения

синтаксических ошибок проверяется логика работы программы с конкретными исходными

данными. Обычно в этом случае применяют отладчики, входящие в системы

программирования, и различные контрольные точки, в которых заранее известен результат

вычислений.

7. Решение задачи на ЭВМ. После окончательной отладки программы, составляется

документация на программу и инструкция пользователю.

Способы разработки программ

Существуют два способа разработки программ:

Классический. Программа рассматривается как единый объект, и из нее выделяются только

наиболее общие части в виде подпрограмм, и программирование идет сверху вниз. При

таком подходе получаются программы, занимающие в памяти минимальный объем и с

большой скоростью выполнения. Но отладка таких программ достаточно сложный процесс,

т.к. его нельзя разбить на отдельные этапы.

Современный (структурный). При данном подходе программа представляется в виде

связанных между собой блоков (модулей). У каждого блока определен вход и выход.

Внутренняя реализация блока не зависит от других блоков. Это позволяет распараллелить

программирование и отладку отдельных блоков между различными группами

программистов. При этом модули должны обладать следующими свойствами:

1. к модулю можно обращаться по имени из других блоков

2. по завершении работы модуль должен возвращать управление тому модулю, который его

вызвал;

3. модуль должен иметь один вход и выход;

4. модуль должен иметь небольшой размер.

При разработке сложных программ, как правило, в них выделяют головной модуль (главный),

подчиненные модули, обеспечивающие реализацию отдельных функций управления, функциональные

модули, реализующие основную задачу, и вспомогательные модули (подсказки, вывод, обработка

ошибок и т. д.).

При структурном подходе программа получается менее оптимальной, чем при классическом

подходе, но время на разработку и внедрение программы значительно уменьшается.

Усовершенствование процесса разработки программ идет также по направлению развития

программно – инструментальных средств. Для этого создаются различные специализированные

языки (экономические, систем управления и т. д.), системы управления базами данных (СУБД) с

проблемно – ориентированными языками, электронные таблицы, системы автоматического

проектирования (САПР). Достоинство таких средств заключается в том, что они предъявляют меньшие

требования пользователям в области программирования и в тоже время обеспечивают быстрое и

эффективное решение задач определенного класса.

Типы языков программирования

Все языки программирования можно условно разделить на следующие типы:

Машинно-зависимые языки:

Машинные языки. Это языки самого низкого уровня. Машинный язык учитывает все

особенности машины, для которых он разрабатывался, и поэтому может быть использован

только на конкретной машине. Язык представляет набор цифровых кодов, которые делятся

на определенные поля – процессы. Например, 010206;

Машинно-ориентированные языки. Это языки типа Ассемблер, автокоды, языки

символического кодирования. Они также разрабатываются для конкретной машины, но

состоят из команд и позволяют использовать символические имена для обозначения

переменных, адресов или других объектов. Например, Add Ax, Count. Обычно применяется

для создания системных, управляющих задач и драйверов;

Машинно-независимые языки не требуют от пользователя знания специфике ЭВМ, на

которой реализуется программа решения задачи. Инструментальные средства этих языков

позволяют записывать программу в виде, допускающем ее реализации на компьютере, с

различными типами машинных языков. К таким языкам относятся:

Процедурно – ориентированные (универсальные). Предназначены для решения широкого

круга задач. Программирование на таких языках хорошо автоматизируется, и языки в общем

случае не зависят от конкретной ЭВМ. Однако при составлении программ приходится

учитывать особенности той или иной модели машины, и поэтому существуют версии языков,

которые в определенной степени учитывают особенность машины и операционной системы.

На алгоритмических языках можно реализовать любую задачу, в некоторых случая

программы получаются недостаточно эффективные, т.к. не учитывают особенности таких

задач. Универсальные задачи широко применяются при решении научных и инженерных

задач, задач управления и др.

Проблемно - ориентированные языки. Предназначены для описания процессов обработки

информации в более узкой, специфической области. АПЛ – язык для статистической

обработки массивов; GPSS – язык моделирования; Лисп – язык для обработки списков.

Объектно-ориентированные языки. Предназначены для решения задач в определенной

сфере применения, например, экономической, информационной и т.д. Объектно-

ориентированные языки позволяют, учитывают особенности решаемых задач и типов

данных для этих задач, включают в себя наиболее характерные операции с данными и другие

возможности. Недостатком таких языков является то, что при включении в задачу проблем,

выходящих за рамки языка, требуется использовать другой, как правило, универсальный

язык. Java – язык для создания надежных, переносимых, распределенных сетевых программ.

Машинно-ориентированные языки. К таким языкам относится язык Си, который обладает

как свойствами машинно-ориентированных, так и универсальных языков. На Си пишутся

программы, к которым предъявляется требования по быстродействию и минимизации

объемов памяти.

Сверх – универсальные. К таким языкам относится язык Ада. Этот язык ориентирован на

применение в системах реального времени и предназначен для разработки ПО встроенных

систем.

Непроцедурные языки. Это языки, приближающиеся по своему строению к естественным

языкам и ориентированные на пользователей - специалистов управления, не являющихся

программистами. Smalltalk – малый разговорный язык; QBE – программирование на

примерах; Fort – применяется в системах искусственного интеллекта и графических

системах.

Функциональные языки. Такие языки предназначены для создания интеллектуальных

программ, работой с базами знаний и т.д. Пролог – язык логического программирования,

относится к языкам пятого поколения. Предназначен для работы с базами знаний,

основанными на фактах и правилах. Липс – язык ориентирован на обработку списковых

структур данных, позволяющий производить различные операции со списками, например,

объедение, деление и т.д. СНОБОЛ – предназначен для разработки задач преобразования и

обработки текстовых данных.

Рис. 1. Типы языков программирования.

Этапы прохождения программы на ЭВМ

Первым этапом является запись программы на исходном языке на машинный носитель, т.е.

создание исходного модуля. Для того чтобы перевести программу с исходного языка на машинный

используется транслятор. Во время трансляции определяются синтаксические ошибки. Если трансляция

прошла успешно создается объектный модуль. Объектный модуль – это программа на машинном языке.

Для каждого языка существует свой транслятор, но объектные модули для любых языков не отличаются

друг от друга.

Трансляторы бывают двух типов: интерпретирующий и компилирующий.

Интерпретатор обычно. Такие трансляторы обладают малой скоростью работы и требуют

присутствия интерпретатора в памяти вместе с интерпретируемой программой. Запуск готовой

программы также выполняется из интерпретатора. Однако интерпретаторы получили широкое

распространение, т.к. они поддерживают диалоговый режим, что особенно удобно при разработке и

отладке исходных программ.

Компилятор более быстродействующий и обрабатывает всю программу целиком, что позволяет

определить ошибки переходов вперед. Процесс трансляции и выполнения разделен и поэтому при

выполнении не требуется присутствия компилятора в памяти. Однако компилятор более сложный и

дорогостоящий. Компиляция происходит обычно в несколько этапов, сначала программа

анализируется, т.е. определяется правильность записи исходной программы в соответствии с правилами

языка, а затем создается программа в машинных кодах.

Современные программы обычно состоят из главной программы и подпрограмм, которые могут

быть внутренние, входящие в текст главной программы, так и внешние, которые разрабатываются и

транслируются отдельно от главной программы. Для того чтобы объединить между собой главную

программу и подпрограммы используется редактор связей. При запуске редактора связей указываются

все объектные модули, которые должны объединятся между собой, и указывается порядок объединения.

После обработки редактором связей получается единый загрузочный модуль, который готов к

выполнению.

Ада 95 Java Delphi Си ++

Машинные Автокоды ЯСК

Smalltalk QBE Fort

Пролог СНОБО

Лисп Процедурные Непроцедурные

Функциональные

Языки программирования

Операторные

Машинно-

ориентированные

Машинно- независимые

(высокого уровня)

Сверх-

универсальные

Проблемно -

ориентированные

Машинно-

ориентированные

Процедурно – ориентированные

(универсальные)

Объектно-

ориентированные

Бейсик Паскаль Фортран Кобол

Си

Ада GPSS

АПЛ

Лисп Ассемблер

Алгоритмический язык Pascal

История создания языка

Алгоритмический язык Pascal был разработан профессором швейцарского университета в Цюрихе

– Никлаусом Виртом в 1972 г., как язык для обучения студентов программированию. Широкому

распространению языка Pascal способствовало появление ПЭВМ. Современные версии языка Pascal

учитывают технические особенности ПЭВМ и возможности операционных систем MS – DOS и

Windows.

Язык Pascal — это язык структурного программирования. Программа на языке Pascal представляет

собой структуру в виде законченных блоков (простых, циклов, процедур). Каждый блок имеет

заголовок и окончание блока. Современная версия языка учитывает возможности объектно-

ориентированного программирования и модульного программирования, включает в себя встроенный

Ассемблер.

Алфавит языка Pascal

В алфавит языка Pascal состоит из прописных и строчных букв латинского алфавита, десятичных

цифр от 0 до 9, шестнадцатеричных цифр от 0 до 9 и цифр A, B, C, D, E, F., знака подчеркивания (_).

При написании программ применяются специальные символы:

+ плюс } фигурные скобки

- минус . точка

* звездочка , запятая

/ дробная черта : двоеточие

= равно ; точка с запятой

> больше апостроф [ ] квадратные скобки

<меньше# номер $ знак денежной единицы

() круглые скобки ^ тильда

@ коммерческое, а пробел

Комбинации специальных символов могут образовывать составные символы:

: = присваивание

<> не равно

.. диапазон значений

(* *) альтернатива {}

<= меньше или равно

> = больше или равно

(. .) альтернатива

В языке Pascal применяются идентификаторы (имена) переменных, констант и других элементов

данных. Существуют следующие правила записи идентификаторов:

1. Идентификатор начинается только с буквы или знака подчеркивания (исключение

составляют метки, которые могут начинаться и буквой, и цифрой).

2. Идентификатор может состоять из букв, цифр и знака подчеркивания (пробелы, точки и

другие специальные символы при написании идентификаторов недопустимы).

3. Между двумя идентификаторами должен быть, по крайней мере, один пробел.

4. Максимальная длина идентификатора 127 символов, но значимы только первые 63 символа.

5. Компилятор не делает различий между прописными и строчными буквами.

Константы и переменные

В языке Pascal используется два вида данных: константы и переменные.

Константы – это данные, которые не меняют своего значения при выполнении программы.

Константы могут иметь имя, в этом случае они описываются в разделе описания констант, или

определяются по контексту. В языке существует набор констант, имя которых и значение заранее

определено, например: Maxint (максимальное целое) = 32767.

Переменные – это данные, которые меняют свои значения в процессе выполнения программы.

Все переменные должны быть описаны в разделе описания.

Типы данных в языке

Каждая переменная или константа имеет определенный тип. Тип определяет, какой диапазон

значении может принимать данное. Тип константы определяется в разделе описания констант или по

контексту. Тип переменной или метки определяется по описанию в разделе описания переменных или

меток. Данные могут быть скалярными (простыми) и структурированные (сложные). Скалярные

называются стандартными. К стандартным типам относятся целочисленные, вещественные, литерные

(символьные), булевские типы данных.

Скалярные типы данных

1. Целочисленные данные могут быть представлены как в десятичной, так и в

шестнадцатеричной системах. Если число представлено в шестнадцатеричной системе, пред

ним записывается знак $. Целочисленные данные не имеют дробной части, например: 10, -

66, $1D, и занимают в памяти от 1 до 4 байт. Диапазон принимаемых значений зависит от

типа данного.

Таблица 1.1. Целочисленные типы

Тип Диапазон Требуемая

память (байт)

Byte 0 ... 255 1

ShortInt -128 ... 127 1

Integer -32768 ... 32767 2

Word 0 ... 65535 2

LongInt -2147483648 ... 2147483647 4

При записи целочисленных значений в память, число прижимается к правому краю

числового поля, например,

Var

X: Byte;

Y: Integer;

2. Вещественные типы данных представляют собой вещественные значения, которые

используются в арифметических выражениях и занимают в памяти от 4 до 8 байт.

Вещественные значения могут представляться как с плавающей, так и с фиксированной

точкой.

a) При записи вещественных значений с фиксированной точкой число представляется в виде:

знака числа, целой и дробной части. Например, A = 45.98; B = -2,0.

Примечание. В языке Pascal ставится десятичная точка, а не запятая. b) При записи вещественных значений с плавающей точкой число представляется в виде: знака

мантиссы, мантиссы, основания порядка, знака порядка и порядка.

c) Число представляется нормализованным числом. Нормализованным считается число,

мантисса которого отвечает условию:

+1 <М <= 1/q q – основание системы счисления;

Например, для десятичного числа 1 <М <= 0.1.

Число Число виде

мантиссы и

порядка

Мантисса порядок основание

порядка

0,2987610+2

0,2987610+2

+29876 +2 10

-0, 01287 -0,128710-1

-1287 - 1 10

-12,0237 -0,12023710+2

-120237 +2 10

-1210,00345 -0,12100034510+4

-121000345 +4 10

0,000123 0,12310-3

+123 - 3 10

d) В языке Pascal числа с плавающей точкой число представляется в виде: знака числа, целой и

дробной части, буквы E (основание порядка 10), знака порядка и порядка.

Число

Число виде

мантиссы и

порядка

Мантисса Порядо

к

основание

порядка

Запись на

языке Pascal

0,2987610+2

0,2987610+2

+29876 +2 E 0,29876E+2

-0, 01287 -0,128710-1

з-1287 - 1 E -0,1287E-1

-12,0237 -0,12023710+2

-120237 +2 E -0,120237E+2

-1210,00345 -0,12100034510+4

-121000345 +4 E -0,121000345E+4

0,000123 0,12310-3

+123 - 3 E 0,123E-3

e) В машинной памяти число типа Real занимает 4 байта

f) Для того чтобы расширить диапазон порядка, а также избавится от знака порядка, порядок

заменяется характеристикой, которая является всегда положительной. Характеристика

вычисляется по следующей формуле:

i. С = 64 + Р

где - С – характеристика;

P – порядок.

Т.к. под порядок отводится один байт, то диапазон изменения порядка до + 63. Таким

образом, диапазон изменения характеристики 0 до +127

Таблица 1.3. Вещественные типы

Тип Диапазон десятичных чисел Число

цифр

Память,

байт

Real -2.9*10E-39 ...1.7*10E38 11 – 12 6

Single -1.5*10E-45 ... 3.4*10E38 7 – 8 4

Double -5.0*10E-324 … 1.7*10E308 15 – 16 8

Extend -1.9*10E-4951.... 1.1*10E4932 19 – 20 10

Comp -2E + (63 + 1) ... 2E + (63 – 1) 10 – 20 8

Литерный (символьные) тип определяется множеством значений кодовой таблицы ПЭВМ,

константа литерного типа берется в апострофы. Для переменной литерного типа в памяти требуется

один байт, например,

Var.

C: Char;

C: = ` A `; {код 65}

0 0 1 1 0 0 0 1

1 байт

Логический (булевский) тип представлен двумя значениями: True (истина) и False (ложь). Он

широко применяется в логических выражениях и выражениях отношения. Булевский тип занимает в

памяти один байт. Если в байте записана единица, то это означает «истина», нуль – «ложь».

Структура программы на языке Паскаль

Program <имя программы>;

End.

Программа реализует алгоритм решения задачи. Основные характеристики программы: точность

полученного результата, время выполнения и объем памяти.

Программа на языке Паскаль состоит из строк. Максимальная длина строки не должна превышать

127 символов. Текст программы может, набирается в любом текстовом редакторе или в редакторе

интегрированной системе Turbo Pascal 7.0. При трансляции транслятор не различает прописные и

строчные буквы.

Программа состоит из заголовка, блока описаний, исполняемого блока и окончания программы.

Заголовок состоит из слова Program и имени программы. Окончание программы определяется

оператором End с точкой. Таким образом, программа представляет собой следующую структуру (

Любой из разделов блока описаний, как и сам блок описаний, может отсутствовать. Разделы могут

располагаться (кроме раздела Uses) в любом порядке и любое количество раз. Все описания объектов

программы (переменные, метки и т.д.) должны быть сделаны до того, как они будут использованы.

Раздел описания меток.

Перед любым оператором языка Паскаль можно поставить метку, что позволяет выполнить

переход на этот оператор с помощь оператора перехода из любого места программы. Метка состоит из

имени и следующего за ним двоеточия. Именем может служить идентификатор или цифра.

Перед употреблением метка должна быть описана. Раздел описания начинается словом Label, за

которым следуют имена меток, разделенные запятыми. За последним именем ставится точка с запятой.

Формат:

Label <имя…>;

Пример.

Label M1, M2, V3;

M1: оператор;

Раздел описания констант

В разделе описания констант производится присваивание идентификаторам констант постоянных

значений. Раздел начинается зарезервированным словом Const, за которым следует ряд выражений,

присваивающих идентификаторам постоянные числовые значения. Выражения присваивания

отделяются друг от друга точкой с запятой.

Формат:

<идентификатор> = <значение>;

Пример.

Const

MaxInd = 100;

Vx = ′Группа′;

R = $1F;

Раздел описания переменных

Каждая встречающаяся в программе переменная должна быть описана. Раздел описания

переменных начинается зарезервированным словом Var (переменная), затем через запятую

перечисляются имена переменных и через двоеточие следует их тип и точка запятой.

Формат:

Var <идентификатор, …>: <тип>;

Пример.

Var

A, B, C: Integer;

Result: Real;

V : Boolean;

Исполняемый блок.

Исполняемый блок является основным, т.к. именно в этом блоке с предварительно описанными

переменными, константами и т.д. выполняются действия, позволяющие получить результат.

Исполняемый блок начинается словом Begin, далее следуют операторы языка, отделенные друг от

друга точкой запятой. Завершают раздел зарезервированное слово End и точка:

Begin

<оператор>

. . .

<оператор>

End.

Комментарии

Комментарии – это пояснительный текст, который можно записать в любом месте программы, где

разрешен пробел. Текст комментария ограничен символами {} или (* *) и может содержать любые

комбинации латинских и русских букв, цифр и других символов алфавита языка Паскаль.

Пример.

(* Программа вычисления функции*)

В ограничителях (* *) пробелы между скобкой и звездочкой запрещены. Ограничений на длину

комментария нет. Комментарий игнорируется компилятором, и потому никакого влияния на программу

не оказывает. В общем случае комментарии можно разделить на четыре класса: объясняющие

назначение программы, поясняющие смысл идентификаторов переменных и констант, описывающие

логически обособленные части программы, объясняющие труднопонимаемые элементы алгоритма.

Ограничители {} и (* *) удобно использовать при отладке программ. С помощью ограничителей, можно

временно исключить выполнение какой-либо части программы, которая будет приниматься

компилятором как комментарии:

Program

<разделы описаний>

Begin

<оператор>

{

<оператор> временно невыполняемая часть программы

}

<оператор>

End.

Тест Основы языка Pascal

1. Когда необходимо составлять блок-схему программы?

a) До начала составления самой программы

b) После составления программы

c) В процессе составления программы

2. Перевод программ с языка высокого уровня на язык более низкого уровня

обеспечивает программа -

a) ассемблер b) паскаль

c) компилятор

d) фортран

3. Интерпретатор выполняет следующие действия:

a) По операторную трансляцию

b) Обрабатывает всю программу целиком

c) Запускает программ на выполнение d) Собирает отдельные модули программы в один исполняемый модуль

4. Что такое константа в языке Pascal:

a) Данные, которые меняются при повторном использовании b) Они могут получать различные значения при использовании

c) Данные, которые не меняют своего значения при выполнении программы

5. Языком высокого уровня является a) Макроассемблер

b) Шестнадцатеричный язык

c) Pascal d) Ассемблер

6. Имя переменной начинается:

a) С цифры

b) С прописной латинского буквы c) Любая буква русского алфавита

d) С любой буквы (прописной или строчной) латинского алфавита

7. Символьный тип данных объявляется служебным словом:

a) CHAR;

b) STRING;

c) BYTE; d) WORD

8. Записью действительного числа с плавающей точкой является a) –1.0533333*10

-2

b) 1.0E01

c) 48.0001

d) 220.11

9. Записью целого числа с является:

a) 321.0

b) 126. c) $AC

d) 231

10. Записью действительного числа с фиксированной точкой является:

a) 321.0

b) 126.

c) $AC d) 231

11. Вещественный тип данных объявляется служебным словом: a) INTEGER

b) REAL

c) LONGINT

d) SHORTINT

12. Логический тип данных объявляется служебным словом:

a) BOOLEAN

b) LOGIC c) BYTE

d) IF

13. Раздел переменных определяется служебным словом:

a) LABEL b) TYPE

c) VAR

d) ARRA Y

14. Какие из приведенных типов данных относятся к целочисленному типу данных?

a) integer, real

b) integer, word, longint

c) comp, double d) single, extended

15. Из приведенных операторов описания переменных неправильно объявлены

переменные a) VAR f, g, d, t: INTEGER; I, t: REAL

b) var a, b: real; c: real;

c) var I, j, max, min: real;

d) var a, b, c, d: real; I, j, k: integer;

16. Какие из приведенных типов данных относятся к вещественному типу данных? a) byte, real

b) shortint

c) word, double

d) real, single, extended

17. Раздел констант объявляется служебным словом:

a) CONST

b) KONST c) CONCT

d) VAR

18. В Паскале различие в высоте букв (прописные или строчные)

a) имеет значение для написания служебных слов b) имеет значение для написания имен переменных

c) Игнорируется