Программная форма записи алгоритма

Программный способ записи алгоритма представляет собой написанный на языке программирования текст программы.

Например:

Program Prim;

Var

S, x, a: integer;

Begin

Writeln(‘Введите a и х’):

Readln(a, x);

s: =a+x;

Writeln(‘Сумма чисел а и х равна ’);

Readln;

End.

Базовые алгоритмические структуры

Типы базовых алгоритмических структур

В общем случае блок-схема алгоритма имеет сложную структуру и, следовательно, может быть выражена композицией элементарных блок-схем, которые принято называть базовыми.

Логическая структура любого алгоритма может быть представлена комбинацией трех базовых алгоритмических структур:

- алгоритмов линейной структуры, которые иногда называют следованием (последовательностью),

- алгоритмов разветвляющейся структуры, называемых ветвлением,

- алгоритмов циклической структуры, называемых циклами.

Характерной особенностью базовых структур является наличие в них одного входа и одного выхода.

14.3.2 Линейная базовая структура (" последовательность" )

Линейная базовая структура — это алгоритм, в котором блоки выполняются последовательно друг за другом, в порядке, заданном схемой. Такой порядок выполнения называется естественным.

Образуется последовательностью действий, следующих одно за другим.

Таблица 14.2

Процесс	Блок-схема
действие 1 действие 2......... действие n

Пример. Вычислить высоты треугольника со сторонами а, b, с, используя формулы:

где .

Для решения любой нетривиальной задачи существует несколько алгоритмов, приводящих к получению результата. Из возможных алгоритмов следует выбирать наилучший по некоторому критерию. Чаще всего в качестве критерия выбирается либо оценка точности решения задачи, либо затраты времени на ее решение, либо некоторый интегральный критерий, включающий оценки точности и затраты времени.

При решении данной задачи для исключения повторений следует вычислять высоты не по приведенным выше формулам непосредственно, а используя промежуточную переменную

,

тогда h_a=t/a, h_b=t/b, h_c=t/c.

При этом схема алгоритма решения имеет вид, представленный на рисунке 14.1.

14.3.3 Базовая структура " ветвление".

Обеспечивает в зависимости от результата проверки условия (да или нет) выбор одного из альтернативных путей работы алгоритма. Каждый из путей ведет к общему выходу, так что работа алгоритма будет продолжаться независимо от того, какой путь будет выбран. Структура ветвление существует в четырех основных вариантах:

 

- если – то;

- если – то – иначе;

- выбор;

- выбор – иначе.

Таблица 14.3

Выполняемые действия	Блок-схема
1. если—то
если условието действиявсе
2. если—то—иначе
если условието действия 1иначе действия 2все
3. выбор
выборпри условие 1: действия 1при условие 2: действия 2............при условие N: действия Nвсе
4. выбор—иначе
выборпри условие 1: действия 1при условие 2: действия 2............при условие N: действия Nиначедействия N+1все

 

Примеры структуры ветвление даны в таблице 14.4.

Таблица 14.4

Выполняемые действия	Блок-схема
если x > 0 то y: = sin(x) все
если a > b то a: = 2*a; b: = 1 иначе b: = 2*b все
выборпри n = 1: y: = sin(x)при n = 2: y: = cos(x)при n = 3: y : = 0все
выборпри a > 5: I: = I+1при a = 0: j: = j+1иначе I: = 10; j: =0все

14.3.5 Базовая структура " цикл"

Обеспечивает многократное выполнение некоторой совокупности действий, которая называется телом цикла. Основные разновидности циклов представлены в таблице 14.5.

Таблица 14.5

Выполняемые действия	Блок-схема
Цикл типа пока. Предписывает выполнять тело цикла до тех пор, пока выполняется условие, записанное после слова пока.
пока условие тело цикла (последовательность действий)
Цикл типа для. Предписывает выполнять тело цикла для всех значений некоторой переменной (параметра цикла) в заданном диапазоне.
для i от i1до i2 тело цикла (последовательность действий)

 

Примеры структуры цикл приведены в таблице 14.6.

Таблица 14.6

Выполняемые действия	Блок-схема
пока i < = 5 S: = S+A[i] i: = i+1
для i от 1 до 5 X[i]: = i*i*i Y[i]: = X[i]/2

Лекция 15 Языки программирования и их уровни

15.1 Языки программирования

15.2 Компоненты, образующие алгоритмический язык

15.3 Общая характеристика языка Турбо Паскаль

15.4 Общая характеристика языка Си

Языки программирования

Машинный язык

Как известно, ЭВМ – это автомат, являющийся формальным исполнителем алгоритмов, поэтому для решения какой-либо задачи с помощью ЭВМ ей необходимо задать соответствующий алгоритм. Поскольку этот алгоритм предварительно надо ввести в память машины, а затем он должен интерпретироваться (т.е. восприниматься и исполняться) аппаратным путем, то этот алгоритм должен быть записан на специальном языке, понятном машине. Такой язык принято называть машинным языком (или языком машины), а запись алгоритма на таком языке называется машинной программой.

Поскольку машинные языки непосредственно управляют работой устройств, составляющих самый низший уровень детализации ЭВМ (регистры, аккумулятор, ячейки памяти и т.д.), то их принято называть языками низкого уровня. Машинные языки имеют предопределенный набор команд (инструкций машине), который зависит от типа процессора.

Недостатки машинного языка.

Разные типы ЭВМ могут иметь разные языки, так что программа, написанная на языке одной ЭВМ, может быть непонятна другой ЭВМ. Таким образом, каждая ЭВМ способна непосредственно выполнять только программы, записанные на ее собственном машинном языке. Поэтому говорят, что машинный язык является аппаратно зависимым.

Необходимость аппаратной реализации алгоритма, подлежащего выполнению, особенности элементной базы ЭВМ, вопросы их экономичности и т.д. приводят к тому, что язык машины довольно неудобен для человека. Например, любая машинная программа, в конечном счете, должна быть записана с помощью всего двух различных символов, в качестве которых обычно принимаются цифры 0 и 1, поэтому выразительные возможности машинных языков чрезвычайно бедны.

Каждая ЭВМ может непосредственно выполнять весьма ограниченный набор операций (называемый набором машинных команд), зависящий от ее архитектуры. В этот набор, для избегания чрезмерного усложнения, включается сравнительно небольшое число достаточно простых операций. Важно лишь, чтобы этот набор обеспечивал универсальность ЭВМ, т.е. чтобы с помощью этих операций можно было реализовать любой процесс обработки данных (хотя для решения некоторых задач ресурсов данной ЭВМ, например, емкости ее памяти, может оказаться недостаточно). Бедность набора машинных операций вынуждает программиста разрабатывать алгоритм решения интересующей его задачи до весьма высокого уровня детализации, доводя ее до планирования соответствующей последовательности машинных команд.

Ограниченные возможности аппаратуры приводят к тому, что каждая законченная фраза на машинном языке (называемая командой) может содержать в себе весьма ограниченный объем информации. Поэтому каждая машинная команда обычно определяет такой простейший этап вычислений, на котором выполняется единственная машинная операция. Это приводит к тому, что запись алгоритма получается весьма громоздкой.

Каждая машинная команда задается цифровым кодом, а ее операнды обычно задается в виде адреса, т.е. номера той ячейки памяти, которая отведена для хранения данного операнда. Эта форма записи является специфичной и неудобной для человека. Поэтому машинная программа получается очень ненаглядной и трудно понимаемой – даже в том случае, если он является автором этой программы.

Все указанные выше обстоятельства приводят к тому, что использование машинного языка влечет за собой большие трудности для человека при разработке и записи алгоритма решения интересующей его задачи. Кроме того, при использовании машинного языка имеется слишком много возможностей допущения различного рода ошибок, в том числе и таких, которые связаны не с сутью алгоритма, а со спецификой машинного языка.

Язык ассемблер

Чтобы уйти от сухих и невыразительных машинных инструкций машинного языка, но при этом иметь возможность работать на самом низком уровне разработали машинно-ориентированные языки программирования. Представителем машинно-ориентированного языка является язык ассемблер.

Язык ассемблер – это символьная форма записи машинного языка. Его использование существенно упрощает написание машинных программ, так как каждая из команд ассемблера выражается мнемокодом и набором операндов.

Мнемокод – это служебное слово, записанное в символьной форме и указывающее, какую необходимо выполнить операцию над операндами. В ассемблере не используются цифровые коды операций, операции указываются только своими символьными названиями, которые, конечно, легче запомнить (слово " мнемонический" означает " легко запоминающийся" ).

Операнды – это данные, над которыми выполняются операции, заданные мнемокодом. В качестве операндов в языке ассемблер могут использоваться числа и имена переменных.

Символьная форма записи машинных команд позволяет ассемблеру избавиться от ряда недостатков, свойственных языку машинных команд. Язык становится более выразительным и понятным. Кроме того, в ассемблере сохраняются все достоинства машинного языка:

- доступ ко всем ресурсам компьютера;

- короткий и эффективный программный код;

- программы, как правило, " быстрыми".

Вместе с тем, большинство из недостатков, связанных с аппаратнозависимым набором доступных команд, громоздкостью алгоритмов и программ, сложностью отладки больших приложений являются необъемлемой отличительной особенностью всех языков низкого уровня.

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться: