АЛГОРИТМИЧЕСКИЙ ЯЗЫК. ПСЕВДОКОД.

Запись алгоритма на алгоритмическом (формальном) языке называется программой. Иногда само понятие алгоритма отождествляется с его записью, так что слова " алгоритм" и " программа" - почти синонимы. Небольшое различие заключается в том, что при упоминании алгоритма, как правило, имеют в виду основную идею его построения, общую для всех алгоритмических языков. Программа же всегда связана с записью алгоритма на конкретном формальном языке.

При изложении идеи алгоритма, например, при публикации в научной статье, не всегда целесообразно пользоваться каким-либо конкретным языком программирования, чтобы не загромождать изложение несущественными деталями. В таких случаях применяется неформальный алгоритмический язык, максимально приближенный к естественному. Язык такого типа называют псевдокодом. Для специалиста не составляет труда переписать программу с псевдокода на любой конкретный язык программирования. Запись алгоритма на псевдокоде зачастую яснее и нагляднее, она дает возможность свободно выбирать уровень детализации, начиная от описания в самых общих чертах и кончая подробным изложением.

Псевдокоды – это полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и другое.

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

Псевдокод занимает промежуточное место между естественным языком и языками программирования. С одной стороны, он близок к обычному, естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.

В псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие языкам программирования. Это облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на язык программирования для конкретной ЭВМ. В частности, в псевдокоде, так же как и в языках программирования, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются.

Общий вид алгоритма:

алг название алгоритма (аргументы и результаты)

дано условия применимости алгоритма

надо цель выполнения алгоритма

нач описание промежуточных величин

последовательность команд (тело алгоритма)

Кон

Часть алгоритма от слова алг до слова нач называется заголовком, а часть, заключенная между словами нач и кон — телом алгоритма.

В предложении алг после названия алгоритма в круглых скобках указываются характеристики (арг, рез) и тип значения (цел, вещ, сим, лит или лог) всех входных (аргументы) и выходных (результаты) переменных. При описании массивов (таблиц) используется служебное слово таб, дополненное граничными парами по каждому индексу элементов массива.

Примеры предложений алг:

алг Объем и площадь цилиндра ( арг вещ R, H, рез вещ V, S )

алг Корни КвУр ( арг вещ а, b, c, рез вещ x1, x2, рез лит t )

алг Исключить элемент ( арг цел N, арг рез вещ таб А[1: N] )

алг Диагональ ( арг цел N, арг цел таб A[1: N, 1: N], рез лит Otvet )

Предложения дано и надо не обязательны. В них рекомендуется записывать утверждения, описывающие состояние среды исполнителя алгоритма, например:

алг Замена (арг лит Str1, Str2, арг рез лит Text)

дано | длины подстрок Str1 и Str2 совпадают

надо | всюду в строке Text подстрока Str1 заменена на Str2

алг Число максимумов (арг цел N, арг вещ таб A[1: N], рез цел K)

дано | N> 0

надо | К — число максимальных элементов в таблице А

алг Сопротивление (арг вещ R1, R2, арг цел N, рез вещ R)

дано | N> 5, R1> 0, R2> 0

надо | R — сопротивление схемы

Здесь в предложениях дано и надо после знака " |" записаны комментарии. Комментарии можно помещать в конце любой строки. Они не обрабатываются транслятором, но существенно облегчают понимание алгоритма.

Основные служебные слова алгоритмического языка:

алг (алгоритм) сим (символьный) дано для да

арг (аргумент) лит (литерный) надо от нет

рез (результат) лог (логический) если до при

нач (начало) таб(таблица) то знач выбор

кон (конец) нц (начало цикла) иначе и ввод

цел (целый) кц (конец цикла) все или вывод

вещ (вещественный) длин (длина) пока не утв

Основные команды:

1. Команда присваивания. Служит для вычисления выражений и присваивания их значений переменным. Общий вид: А: = В, где знак ": =" означает команду заменить прежнее значение переменной, стоящей в левой части, на вычисленное значение выражения, стоящего в правой части.

Например: a: = (b+c) * sin(Pi/4); i: = i+1.

Команды ввода и вывода.

ввод имена переменных (ввод данных с клавиатуры)

вывод имена переменных, выражения, тексты. (вывод данных на экран)

Команды ветвления.

Данные команды обеспечивают 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:

1. Команда если - то;

если условие

то действия

Все

2. Команда если - то - иначе;

если условие

то действия 1

иначе действия 2

Все

3. Команда выбор;

Выбор

при условие 1: действия 1

при условие 2: действия 2

............

при условие N: действия N

Все

4. Команда выбор - иначе.

Выбор

при условие 1: действия 1

при условие 2: действия 2

............

при условие N: действия N

иначе действия N+1

Все

Команды цикла.

Обеспечивает многократное выполнение некоторой совокупности действий, которая называется телом цикла.

Для организации циклов существуют две команды:

1. Цикл типа Пока - Предписывает выполнять тело цикла до тех пор, пока выполняется условие, записанное после слова пока.

нц пока условие

тело цикла

(последовательность действий)

кц

2. Цикл типа Для - Предписывает выполнять тело цикла для всех значений некоторой переменной (параметра цикла) в заданном диапазоне.

нц для i от i1 до i2

тело цикла

(последовательность действий)

кц

ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.

Любой алгоритм, как мы знаем, есть последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования — чем меньше детализация, тем выше уровень языка.

Язык программирования (алгоритмический язык) — набор правил, определяющих, какие последовательности символов составляют программу (синтаксические правила) и какие вычисления описывает программа (семантические правила).

Языки программированияимеют следующие характеристики:

Уровень языка — характеризуется сложностью задач, решаемых с помощью этого языка.
Мощность языка — характеризуется количеством и многообразием задач, алгоритмы решения которых можно записать, используя этот язык.
Надежность — язык должен обеспечивать минимум ошибок при написании программ. Более того, язык должен быть таким, чтобы неправильные программы было трудно писать.
Удобочитаемост ь — легкость восприятия программ человеком. Это характеристика важна при коллективной работе, когда несколько человек работают с одними и теми же текстами программ.
Полнота — характеризует способность описать класс задач в некоторой предметной области.
Гибкость — характеризует легкость выражения необходимых действий.

По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования:

машинные;
машинно-оpиентиpованные (ассемблеpы);
машинно-независимые (языки высокого уровня).

Машинные языки и машинно-ориентированные языки — это языки низкого уровня, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных. Языки же высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека.

Языки высокого уровня делятся на:

процедурные (алгоритмические) (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов; для решения задачи процедурные языки требуют в той или иной форме явно записать процедуру ее решения;
логические ( Prolog, Lisp и др. ), которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания;
объектно-ориентированные (Object Pascal, C++, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над нами. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче. Описание действительности в форме системы взаимодействующих объектов естественнее, чем в форме взаимодействующих процедур.

Создание программы для ЭВМ включает следующие стадии:

§ анализ;

§ проектирование;

§ программирование;

§ тестирование и отладка;

§ эксплуатация.

К сегодняшнему дню насчитывают шесть поколений языков программирования. Каждое из последующих поколений по своей функциональной мощности качественно отличается от предыдущего.

Первое поколение: Машинные языки. Появились в середине 40-х годов XX века.
Второе поколение: Ассемблеры. Фактически это те же машинные языки, но более красиво " обернутые". Появились в конце 50-х годов XX века
Третье поколение: Процедурные языки. Появились в начале 60-х годов XX века. К этому поколению относят универсальные языки высокого уровня, с помощью которых можно решать задачи из любых областей (например, Algol-60).
Четвертое поколение: Языки поддержки сложных структур данных (например, SQL). Появились в конце 60-х годов XX века.
Пятое поколение: Языки искусственного интеллекта (например, Prolog). Появились в начале 70-х годов XX века.
Шестое поколение: Языки нейронных сетей (самообучающиеся языки). Исследовательские работы в этой области начались в середине 80-х годов XX века.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для того чтобы ЭВМ могла выполнить какую-либо задачу ей необходимо выполнить определенную программу. Программа должна быть написана по строгим правилам, в виде, доступной для обработки на ЭВМ Такой набор правил называется языком программирования или алгоритмическим языком. Зная общий принцип построения и написания программ на ЭВМ, можно решать практически любые задачи необходимые в работе по информационной обработке данных.