Языки программирования. Классификация.

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под ее управлением.

По наиболее распространенной классификации все языки программирования, в соответствии с тем, в каких терминах необходимо описать задачу, делят на языки низкого и высокого уровня.

Если язык близок к естественному языку программирования, то он называется языком высокого уровня, если ближе к машинным командам, – языком низкого уровня.

В группу языков низкого уровня входят машинные языки и языки символического кодирования: Автокод, Ассемблер. Операторы этого языка – это те же машинные команды, но записанные мнемоническими кодами, а в качестве операндов используются не конкретные адреса, а символические имена. Все языки низкого уровня ориентированы на определенный тип компьютера, т. е. являются машинно–зависимыми.

Машинно–ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.).

К языкам программирования высокого уровня относят Фортран, Алгол, Кобол, Паскаль, Бейсик, Си, Пролог и т.д.

Эти языки машинно–независимы, т.к. они ориентированы не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операндов, характерных для записи определенного класса алгоритмов. Однако программы, написанные на языках высокого уровня, занимают больше памяти и медленнее выполняются, чем программы на машинных языках.

Программу, написанную на языке программирования высокого уровня, ЭВМ не понимает, поскольку ей доступен только машинный язык. Поэтому для перевода программы с языка программирования на язык машинных кодов используют специальные программы – трансляторы.

Существует три вида транслятора: интерпретаторы (это транслятор, который производит пооператорную обработку и выполнение исходного кода программы), компиляторы (преобразует всю программу в модуль на машинном языке, после чего программа записывается в память компьютера и лишь потом исполняется) и ассемблеры (переводят программу, записанную на языке ассемблера, в программу на машинном языке).

Языки программирования также можно разделять на поколения:

– языки первого поколения: машинно–ориентированные с ручным управлением памяти на компьютерах первого поколения.

– языки второго поколения: с мнемоническим представлением команд, так называемые автокоды.

– языки третьего поколения: общего назначения, используемые для создания прикладных программ любого типа. Например, Бейсик, Кобол, Си и Паскаль.

– языки четвертого поколения: усовершенствованные, разработанные для создания специальных прикладных программ, для управления базами данных.

– языки программирования пятого поколения: языки декларативные, объектно–ориентированные и визуальные. Например, Пролог, ЛИСП, Си++, Visual Basic, Delphi.

Языки программирования также можно классифицировать на процедурные и непроцедурные.

В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий.

Среди процедурных языков выделяют в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т.д. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены следующие структурные языки: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1. Среди операционных известны Фортран, Бейсик, Фокал.

К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки.

В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь делятся на еще более простые задачи и т.д. Один из основных элементов функциональных языков – рекурсия. Оператора присваивания и циклов в классических функциональных языках нет.

В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог. Программа на Прологе содержит, набор предикатов–утверждений, которые образуют проблемно–ориентированную базу данных и правила, имеющие вид условий.

Можно выделить еще один класс языков программирования – объектно–ориентированные языки высокого уровня. На таких языках не описывают подробной последовательности действий для решения задачи, хотя они содержат элементы процедурного программирования. Объектно–ориентированные языки, благодаря богатому пользовательскому интерфейсу, предлагают человеку решить задачу в удобной для него форме.

Ява – язык для программирования Internet, позволяющий создавать безопасные, переносимые, надежные, объектно–ориентированные интерактивные программы. Язык Ява жестко связан с Internet, потому, что первой серьезной программой, написанной на этом языке, был браузер Всемирной паутины.

В последнее время, говоря о программировании в Internet, часто имеют в виду создание публикаций с использованием языка разметки гипертекстовых документов HTML. Применение специальных средств (HTML–редакторов) позволяет не только создавать отдельные динамически изменяющиеся интерактивные HTML–документы, используя при этом данные мультимедиа, но и редактировать целые сайты.

Алгоритм. Свойства, способы записи. Базовые структуры алгоритмов. Примеры.

Алгоритм — точный набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное время.

Свойствами являются:

• Дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов. Каждое действие, предусмотренное алгоритмом, исполняется только после того, как закончилось исполнение предыдущего.

• Определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

• Результативность (конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

• Массовость – алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, то есть, он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся только исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

На основании этих свойств иногда дается определение алгоритма, например: “Алгоритм – это последовательность математических, логических или вместе взятых операций, отличающихся детерменированностью, массовостью, направленностью и приводящая к решению всех задач данного класса за конечное число шагов” (не точное определение).

Для записи алгоритмов используют самые разнообразные средства. Выбор средства определяется типом исполняемого алгоритма. Выделяют следующие основные способы записи алгоритмов:

- вербальный, когда алгоритм описывается на человеческом языке;

- символьный, когда алгоритм описывается с помощью набора символов;

- графический, когда алгоритм описывается с помощью набора графических изображений.

Общепринятыми способами записи являются графическая запись с помощью блок-схем и символьная запись с помощью какого-либо алгоритмического языка.

Базовые структуры алгоритмов — это определенный набор блоков и стандартных способов их соединения для выполнения типичных последовательностей действий.

Описание алгоритма с помощью блок схем осуществляется рисованием последовательности геометрических фигур, каждая из которых подразумевает выполнение определенного действия алгоритма. Порядок выполнения действий указывается стрелками. Внешний вид основных блоков, применяемых при написании блок схем, приведен на рисунке:

В зависимости от последовательности выполнения действий в алгоритме выделяют алгоритмы линейной, разветвленной и циклической структуры.

В алгоритмах линейной структуры действия выполняются последовательно одно за другим:

В алгоритмах разветвленной структуры в зависимости от выполнения или невыполнения какого-либо условия производятся различные последовательности действий. Каждая такая последовательность действий называется ветвью алгоритма.

В алгоритмах циклической структуры в зависимости от выполнения или невыполнения какого-либо условия выполняется повторяющаяся последовательность действий, называющаяся телом цикла. Вложенным называется цикл, находящийся внутри тела другого цикла. Различают циклы с предусловием и послеусловием:

Итерационным называется цикл, число повторений которого не задается, а определяется в ходе выполнения цикла. В этом случае одно повторение цикла называется итерацией.

 

Основные понятия языка Паскаль. Типы данных.

Понятие Описание Пример

Алфавит языка = 1)Буквы латинского алфавита 2)Цифры 3)Специальные символы 4)Зарезервированные слова = A…Z; a…z 0…9; +; -; /; *; $; {}; < >; [] и т.д. Begin; end; real

Идентификаторы = Имена объектов (констант, типов данных, переменных, функций, программ) = Pi Test My_ Program A1; b; a

Элементы данных = 1)Константа – ячейка памяти, значение которой в ходе выполнения программы остается постоянным 2)Переменная – ячейка памяти, значение которой может изменяться в ходе выполнения программы. = 45; Pi A; b; A1; x

Комментарий = Предназначен для внесения в текст программы пояснений. Ограничивается символами {} или (* *) = {Стороны треугольника} (*Это комментарий*)

Типы данных.

Тип данных. Обозначение. Описание. Пример.

Целые числа = integer = Целые числа в интервале = [- 32767; 32767] 457, -568, 0, -7

Действительные числа = real = Значение с плавающей точкой, содержащее мантиссу (до 11 значащих цифр) и экспоненту (степень числа 10 (от до ) = 0.4, -1.8, 0.17E+3, 21E-4

Символьный тип = char = Символьные константы содержат один символ, заключенный в апострофы. = ‘A’, ‘e’, ‘2’

Строковый тип = string = Строка символов длиной не более 255

Логический тип = boolean = Константы логического типа имеют два возможных значения TRUE (истина) и FALSE (ложь) = 5< 3 - TRUE.

Структура программы на языке Паскаль. Основные функции, служебные слова. Выражения и вычисления на языке Паскаль. Примеры.

Структуру программы следующим образом:

Program...; { Заголовок программы }

Uses...; { Подключение модулей }

Label...; { Раздел объявления меток }

Const...; { Раздел объявления констант }

Type...; { Раздел объявления новых типов }

Var...; { Раздел объявления переменных }

Procedure...; { Описание своих процедур }

Function...; { Описание своих функций }

Begin { начало основной программы }

...;

{ Операторы }

...;

End.

Обязательной частью является лишь тело программы, которое начинается словом begin, а заканчивается словом end с точкой. Операторы в Паскале разделяются точкой запятой. Заголовок программы является хотя и необязательным, но желательным элементом и состоит из зарезервированного слова program и идентификатора - имени программы, за котором следует точка с запятой. Порядок объявлений и описаний не регламентируется.

Стандартные функции и процедуры языка Паскаль для работы со строками и символами

Символы

Chr(x: byte): Char - Возвращает символ ASCII кода х

Ord(c: Char): Byte - Возвращает ASCII-код символа c

UpCase(c: Char): Char - Переводит символы 'a'..'z' в верхний регистр

Pred(c: Char): Char - Выдает предшествующий c символ

Succ(c: Char): Char - Выдает последующий за c символ

Строки

Length(s: String): Byte - Возвращает длину строки s

ConCat(s1, s2, s3... sn: String): String - Возвращает конкатинацию (слияние) строк s1...sn

Copy(s: String; start, len: Integer): String - Возвращает подстроку длиной len, начинающуюуся с позиции start строки s

Delete(VAR s: String; start, len: Integer) - Удалает подстроку длиной len начиная с позиции start строки s

Insert(VAR s: String; SubS: String; start: Integer ) - Вставляет в s подстроку SubS, начиная с позиции start

Pos(SubS, s: string): byte - Ищет вхождение подстроки SubS в s и возвращает номер первого символа SubS в s, или 0, если s не соержит SubS

Процедуры преобразования

Str(X: F: n; s: string) - Преобразует числовое значение X в строковое s, возможно создание формата для х

Val(S: String; var X; errCode: integer) - Преобразует строку цифр S в числовое значение X, при неудачном преобразовании errCode содержит номер позиции символа в строке, который не удалось преобразовать (то есть он не является цифрои или десятичной точкой)

Модуль для работы со строками

Содержит ряд функций для работы со строковыми переменными. Функции разбиты на насколько групп:

Функции проверки:

Функции, начинающиеся с Is... предназначены для проверки принадлежности символов строки к определенным группам. Все они возвращают логическое значение (True/False). Функция Is... проверяет, " является ли символ Ch..."

* Function IsAlpha(Ch: Char): Boolean;

... алфавитным (прописная или строчная буква)

* Function IsDigit(Ch: Char): Boolean;

... цифрой от '0' до '9'

* Function IsAlnum(Ch: Char): Boolean;

... алфавитно-цифровым (цифра или прописная/строчная буква)

* Function IsAscii(Ch: Char): Boolean;

... символом Ascii ($00.. $7E)

* Function IsLower(Ch: Char): Boolean;

... строчной буквой (русского или латинского алфавита)

* Function IsUpper(Ch: Char): Boolean;

... прописной буквой (русского или латинского алфавита)

* Function IsXDigit(Ch: Char): Boolean;

... шестнадцатеричной цифрой ('0'.. '9' и прописная/строчная 'a'.. 'f')

Функции преобразования:

* Function StrLower(s: String): String;

Преобразует в строке S все прописные буквы в строчные (корректно работает с символами кириллицы)

* Function StrUpper(s: String): String;

Преобразует в строке S все строчные буквы в прописные (корректно работает с символами кириллицы)

Функции сравнения строк.

Все эти функции возвращают результат типа strResult:

CODE

Type

strResult = (strLess, strEqual, strMore);

* Function StrCompare(s1, s2: String): strResult;

Посимвольное сравнение двух строк

* Function StrPartCompare(s1, s2: String; n: Byte): strResult;

Функция аналогична StrCompare, но сравнивает только максимум N символов двух строк

* Function StrIgnoreCompare(s1, s2: String): strResult;

Функция аналогична StrCompare, но при сравнении строк игнорирует различие между строчными и прописными буквами

* Function StrIgnorePartCompare(s1, s2: String; n: Byte): strResult;

Функция аналогична StrPartCompare, но при сравнении строк игнорирует различие между строчными и прописными буквами

Функции поиска:

* Function StrPos(s, subs: String; Var Ch: Char): Byte;

Функция ищет в строке S первое вхождение любого символа, присутствующего в строке Subs. В случае успеха (хотя бы один символ из Subs присутствует в S), функция вернет позицию в строке S, в которой встретился символ, который вернулся в Ch. В случае, если ни один символ из Subs в строке S не встречается, функция возвращает 0 и Ch = #0.

* Function RevPos(subs, s: String): Byte;

Функция производит поиск последнего вхождения подстроки Subs в строку S. Если Subs не содержится в S, функция вернет 0.

* Function bmSearch(start: Integer; Const s, p: String): Integer;

Функция поиска подстроки P в строке S по алгоритму Бойера-Мура (поиск будет осуществляться начиная с позиции start строки S)

Описание простого варианта алгоритма Бойера-Мура

Дополнительные функции:

* Function StrRevert(s: String): String;

Функция " переворачивает" строку S (изменяет порядок символов в строке на обратный)

* Function StrDelLeadSpace(s: String): String;

Function StrDelEndSpace(s: String): String;

Эти функции удаляют из строки все начальные (StrDelLeadSpace) и конечные (StrDelEndSpace) пробелы.

* Function StrOneSpace(s: String): String;

Функция удаляет из строки все лишние пробелы таким образом, что между остальными символами всегда остается только один пробел.

* Function GetWords(s: String; Var mas: TWords): Byte;

Функция разбивающая строку S на массив слов Mas и возвращающая количество найденых слов. Реализация функции - см. выше...

* Function isPalindrom(Const s: String): Boolean;

Функция проверяет, является ли переданная ей в качестве параметра строка " палиндромом" (т.е. строкой, читающейся одинаково и слева направо и справа налево).

Служебные слова.

Выражения и вычисления.

Выражение задает правило вычисления некоторого значения. Выражение состоит из констант, переменных, указателей функций, знаков операций и скобок.

Математические операции

Символ операции Название операции Пример

* умножение 2*3 (результат: 6)

/ деление 30/2 (результат: 1.5E+01)

+ сложение 2+3 (результат: 5)

- вычитание 5-3 (результат: 2)

div целочисленное деление 5 div 2 (результат: 2)

mod остаток от деления 5 mod 2 (результат: 1)

Логические операции

NOT - логическое отрицание (" НЕ" )

AND - логическое умножение (" И" )

OR - логическое сложение (" ИЛИ" )

XOR - логическое " Исключающее ИЛИ"

Результаты выполнения этих операций над переменными А и В логического типа приведены в таблице истинности.

A B not A A and B A or B A xor B

true true false true true false

true false false true true

false true true false true true

false false false false false

Операции отношения

К операциям отношения в Турбо Паскаль относятся такие операции, как:

> - больше

< - меньше

= - равно

< > - не равно

> = - больше или равно

< = - меньше или равно

Приоритет операций

Порядок вычисления выражения определяется старшинством (приоритетом) содержащихся в нем операций. В языке Паскаль принят следующий приоритет операций:

унарная операция not, унарный минус -, взятие адреса @

операции типа умножения: * / div mod and

операции типа сложения: + - or xor

операции отношения: = < > < > < = > = in

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: