Программа это форма представления

Лекции № 1-15 проводятся в рамках модулей 1-3.

Лекция 16. Среды программирования. Общие особенности языков программирования. Основные подходы к программированию.

Программирование — это процесс создания программы для решения задачи с помощью ЭВМ.

Основные этапы технологического процесса решения задач с помощью ЭВМ:

1 этап: Постановка задачи и выбор метода решения (формальное математическое описание алгоритма)

2 этап: Определение и описание входных и выходных данных, необходимых для решения задач.

3 этап: Разработка алгоритма решения задач.

4 этап: Кодирование описания данных и алгоритма (составление программы на выбранном языке программирования).

5 этап: Отладка и тестирование программы с целью её проверки и доведения её в соответствии с поставленной задачей.

6 этап: Выполнение и поддержка программы (создание новых версий в зависимости от новой техники).

1. Программа – это форма представления алгоритма для исполнения его компьютером
2. Программа – последовательность инструкций (кодов), предназначенная для исполнения устройством управления вычислительной машины

• Алгоритм должен быть записан на алгоритмическом языке (АЯ), чтобы быть исполненным.
• Команды на языке программирования называют операторами или инструкциями
• Программа, написанная на языке программирования, – это последовательность операторов (или исходный текст)
• Исходные тексты программ хранятся в текстовых файлах
• Программа должна иметь и машинный код, который непосредственно исполняется

1. Компилятор:

• переводит исходный текст в машинный код,
• записывает машинный код на диск в форме исполняемого (загрузочного) файла. После этого программа выполняется независимо от исходного текста.

1. Интерпретатор:

• интерпретирует каждую инструкцию исходного текста и немедленно ее исполняет;
• файл на машинном языке не создается.

1. Это формализованные (искусственные) языки – в них строго определены синтаксис и семантика:

• синтаксис описывает структуру программ как наборов символов (безотносительно к содержанию)
• семантика определяет смысловое значение отдельных языковых конструкций

1. Все языки содержат:

• средства описания данных,
• арифметические операторы,
• средства управления и организации циклов,
• средства ввода и вывода информации.

1. Многие языки используют похожие принципы организации программ, но разный синтаксис.

• программа должна быть пригодна для восприятия компьютером,
• программа должна быть понятной для человека.

• наглядное описание задачи,
• не зависит от внутренних машинных кодов ЭВМ,
• требует наличие транслятора или интерпретатора.

• предназначен для определенного типа ЭВМ,
• отражает его внутренний машинный код.

• редактор текста — для создания и редактирования текста программы на языке высокого уровня, т.е. формирования исходного модуля (например, среды на основе языка Pascal сохраняют файл с расширением .pas; на основе языка С++ с расширением .cpp);
• компилятор — для перевода текста программы с языка высокого уровня в машинные коды, т.е. формирование объектного модуля (например, в Pascal .tpu; в С++ .obj);
• компоновщик — для подключения объектных кодов стандартных команд и формирования загрузочного модуля (файл с расширением .exe)
• загрузчик — для выполнения загрузочного модуля программы.

• создавать и редактировать исходные тексты программ;
• сохранять исходные тексты программ в файлах;
• считывать файлы с диска;
• осуществлять поиск и исправление ошибок (отладка);
• выполнять программу и просматривать результаты выполнения.

• редактор с подсветкой синтаксиса конкретного языка программирования. В нем программист пишет текст программы, так называемый программный код;
• компилятор. Он, как мы уже с вами знаем, транслирует программу, написанную на высокоуровневом языке программирования в машинный язык (машинный код), непосредственно понятный компьютеру. Язык С++ относится к компилируемым языкам, поэтому для обработки текстов его программ служит компилятор, иногда вместо компилятора (либо вместе с ним) используется интерпретатор, для программ, написанных на интерпретируемых языках программирования;
• отладчик. Служит для отладки программ. Как мы все знаем, ошибки в программах допускают абсолютно все: и новички, и профессионалы — они могут быть синтаксическими (обычно они выявляются еще на стадии компиляции) и логическими. Для тестирования программы и выявления в ней логических ошибок служит отладчик.

• Первый этап — редактирование;
• Второй этап — предварительная (препроцессорная) обработка;
• Третий этап — компиляция;
• Четвертый этап — компоновка;
• Пятый этап — загрузка;
• Шестой этап — выполнение.

• необходимостью явного управления памятью, в частности, описанием переменных;
• малой пригодностью для символьных вычислений;
• отсутствием строгой математической основы;
• высокой эффективностью реализации па традиционных ЭВМ.

• высоким уровнем;
• широкими возможностями;
• стройностью, простотой и краткостью;
• строгостью, способствующей написанию эффективных и надежных программ;
• высокой эффективностью реализации на ЭВМ.

• классы констант, которыми могут манипулировать функции;
• набор базовых функций, которые программист может использовать без предварительного объявления и описания;
• правила построения новых функций из базовых;
• правила формирования выражений на основе вызовов функций.

• высоким уровнем;
• строгой ориентацией на символьные вычисления;
• возможностью инверсных вычислений, то есть переменные в процедурах не делятся на входные и выходные;
• возможной логической неполнотой, поскольку зачастую невозможно выразить в программе определенные логические соотношения, а также невозможно получить из программы все выводы правильные.

Источник: studfile.net

Лекция 134: Программа вычисления плавающей формы представления вещественного числа

Информатика. Архитектура ПК: Представление целых чисел в памяти ПК. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

Тема Основные возможности компьютеров

Алгоритм — это организованная последовательность действий, понятных для некоторого исполнителя, ведущая к решению поставленной задачи.

Алгоритм — это конечная последовательность однозначных предписаний, исполнение которых позволяет с помощью конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными.

Алгоритм может быть предназначен для выполнения его человеком или компьютером.
Свойства алгоритма:

1. Массовость — алгоритм должен быть применен для класса подобных задач.

2. Дискретность — алгоритм состоит из ряда шагов.

3. Определенность — каждый шаг алгоритма должен пониматься однозначно и не допускать произвола.

4. Результативность — алгоритм должен приводить к решению поставленной задачи за конечное число шагов

Виды алгоритма:

1. Линейный — алгоритм, в котором все предписания (шаги) выполняются так, как записаны, без изменения порядка следования, строго друг за другом.

2. Разветвляющийся — алгоритм, в котором выполнение того или иного действия (шага) зависит от выполнения или не выполнения какого-либо условия.

3. Циклический — алгоритм, в котором некоторая последовательность действий повторяется несколько раз.

Каждый исполнитель алгоритма имеет свою систему команд (набор действий) и свою среду, (набор объектов, над которыми совершаются действия), в которой, и только в ней, он работает.

Пример: Исполнитель чертежник имеет свою систему команд: вперед (1 см), направо 90 градусов (по часовой стрелке) и свою среду — чертежную доску. Результатом исполнения следующего алгоритма будет рисунок.

Вперед (1 см), направо 90, вперед (1 см),

направо 90, направо 90, направо 90,

вперед (1 см), направо 90, вперед (1 см)

Способы записи алгоритма:

1. Словесно-формульное описание (на естественном языке с использованием математических формул).

1. Описание на каком-либо языке программирования (программа).

Программа — это форма представления алгоритма для исполнения его машиной.

• Решение новых задач
• Правильность алгоритмов и программ
• Решение экономических задач
• Элементы доказательного программирования
• Решение сложных задач

1. Математическая постановка задачи — это формулировка задачи как задачи некоторого раздела математики.

2. Построение математической модели.

Модель — Это замещение изучаемого объекта другим объектом, который отражает существенные стороны данного объекта. Изучаемый объект может иметь несколько моделей в зависимости от требуемой точности результатов вычислений.

Пример. Определить периметр крышки стола.

рисунок 1 рисунок 2

Здесь нас интересуют лишь размеры крышки стола, поэтому заменим реальный объект — “стол” плоской геометрической фигурой, размеры и конфигурация которой соответствуют поверхности крышки. Это может быть такая фигура (рис.1)

Однако предварительно следует доказать, что радиусы закругления всех углов крышки стола, с точки зрения требуемой точности вычисления результатов, можно считать равными, и только после того фигура на рис.1 может считаться моделью крышки стола.

Если это доказано, то математическая постановка задачи имеет такой вид:

исходные данные: r- радиус закругления,

a, b, c, d- размеры прямолинейных частей фигуры;

результат: Р (периметр);

Вычислить значение Р: Р= 2Пr+a+b+c+d.

Если величина r такова, что при требуемой точности вычисления результатов закруглением углов можно пренебречь, то в качестве модели объекта можно взять четырехугольник общего вида (рис.2). В этом случае приходим к такой задаче:

исходные данные: а, b, с, d- размеры прямолинейной части фигуры;

результат: Р (периметр).

Вычислить значение Р: Р=a+b+c+d.

В качестве модели объекта задачи можно взять прямоугольник со сторонами а и b. Если окажется, что при заданной точности вычисления противоположенные стороны крышки можно считать равными, как и диагонали ее, МПЗ имеет такой вид:

исходные данные: a, b — размеры прямоугольника;

результат: P (периметр)

Вычислить значение Р:

3. Выбор метода решения.

4. Построение алгоритма.

5. Запись алгоритма на языке программирования.

6. Отладка программы на ЭВМ.

Пример решения задачи. Составить программу начисления зарплаты согласно следующему правилу:

если стаж сотрудника менее 5 лет, то зарплата 130 руб., при стаже работы от 5 до 15 лет — 180 руб., при стаже свыше 15 лет зарплата повышается с каждым годом на 10 руб.

Сформулируем задачу в математическом виде: Вычислить

А- значащие цифры числа, записанные в данной с/с;

n — количество разрядов числа

Пример 1. Число 534110 запишем в форме многочлена:

534110=5•10 3 +3•10 2 +4•10 1 +1•10 0

Пример 2. Число 32110 запишем в двоичной системе счисления. Для этого необходимо разложить число в виде суммы по степеням 2 .

32110=1•2 8 +1•2 6 +1•2 0

Затем, записываем коэффициенты при степенях двойки (от минимальной нулевой степени к максимальной) справа налево. Поэтому данное число в двоичной системе счисления будет иметь вид: 1010000012

Для того, чтобы решить обратную задачу: перевести число из двоичной системы счисления в десятичную, необходимо воспользоваться формулой * и произвести вычисления в 10-ой системе счисления.

Пример 3. Число 101001012 перевести в 10-ую систему счисления.

101001012=1•2 0 +1•2 2 +1•2 5 +1•2 7 =16510

Арифметические действия над целыми числами в 2-ой системе счисления :

1.Операция сложения выполняется с использованием таблицы двоичного сложения в одном разряде:

2.Операция вычитания выполняется с использованием таблицы вычитания, в которой 1 обозначается заем в старшем разряде.

3.Операция умножения выполняется по обычной схеме, применяемой в десятичной с/с с последовательным умножением множимого на очередную цифру множителя.

4.Операция деления выполняется по алгоритму, подобному алгоритму выполнения операции деления в 10-ой с/с.

1101 10102 -остаток

Источник: rykovodstvo.ru

Презентация на тему Среды программирования

Слайд 3Программирование — это процесс создания программы для решения задачи с

помощью ЭВМ

Слайд 4Основные этапы технологического процесса решения задач с помощью ЭВМ
1 этап: Постановка

задачи и выбор метода решения

(формальное математическое описание алгоритма)
2 этап: Определение и описание входных и выходных данных, необходимых для решения задач.
3 этап: Разработка алгоритма решения задач.

4 этап: Кодирование описания данных и алгоритма (составление программы на выбранном языке программирования).
5 этап: Отладка и тестирование программы с целью её проверки и доведения её в соответствии с поставленной задачей.
6 этап: Выполнение и поддержка программы (создание новых версий в зависимости от новой техники).

Слайд 5Понятие программы
Программа – это форма представления алгоритма для исполнения его

компьютером
Программа – последовательность инструкций (кодов), предназначенная для исполнения устройством управления

вычислительной машины
Первые команды составлялись в машинных кодах.
Например, команда сложения двух чисел могла выглядеть так:
15 0127 2677 3656

Номера ячеек ОЗУ

Понятнее записать команду так: С = А + В
Здесь латинские буквы А ,В ,С обозначают переменные

Слайд 6Для автоматизации формирования машинного кода нужно было решить 2 задачи:
1

задача Создать систему условных обозначений для записи команд в понятной

для человека форме (язык программирования)

2 задача Создать программу-посредника, которая переводила бы такие команды на машинный язык.

Слайд 7Алгоритм должен быть записан на алгоритмическом языке (АЯ), чтобы быть

исполненным.
Команды на языке программирования называют операторами или инструкциями
Программа, написанная

на языке программирования, – это последовательность операторов (или исходный текст)
Исходные тексты программ хранятся в текстовых файлах
Программа должна иметь и машинный код, который непосредственно исполняется

Реализация 1-й задачи

Слайд 8Существует два типа программ-посредников, работающих с исходными текстами:
Компилятор: — переводит

исходный текст в машинный код, — записывает машинный код

на диск в форме исполняемого (загрузочного) файла. После этого программа выполняется независимо от исходного текста.
Интерпретатор: — интерпретирует каждую инструкцию исходного текста и немедленно ее исполняет, — файл на машинном языке не создается.
Замечание. Программа в режиме Интерпретации работает медленнее, но проще для отладки

Реализация 2-й задачи

Слайд 9Схема работы компилятора
Компилятор

Синтаксический контроль текста программы
Генератор машинного кода
Исполняемая программа (в

машинных кодах)
Исходная программа (текст на языке программи-рования )
Сообщения о синтаксических

Слайд 10Общие особенности языков программирования
Это формализованные (искусственные) языки – в них строго

определены синтаксис и семантика: — синтаксис описывает структуру программ как наборов символов

(безотносительно к содержанию) — семантика определяет смысловое значение отдельных языковых конструкций
Все языки содержат: — средства описания данных, — арифметические операторы, — средства управления и организации циклов, — средства ввода и вывода информации.
Многие языки используют похожие принципы организации программ, но разный синтаксис.

Слайд 11Требования к языку программирования:

программа должна быть пригодна для восприятия компьютером,
программа

должна быть понятной для человека.

Слайд 12Основные категории языков программирования
Языки высокого уровня (high-level language): — наглядное описание задачи, —

не зависит от внутренних машинных кодов ЭВМ, — требует наличие

транслятора или интерпретатора.
Pascal, С, С++, С#, Java, …

Языки низкого уровня (low-level language): — предназначен для определенного типа ЭВМ, — отражает его внутренний машинный код.
Ассемблер, Макроассемблер

Слайд 13Основные подходы к программированию
Процедурное (процедурно-ориентированное) — в основу положен модульный

(структурный) принцип:
Программа — это последовательность процедур или функций, т.е. последовательность

действий.
Языки программирования: Фортран, Паскаль, Си

ООП (объектно-ориентированное) — в основу положена концепция объекта:
Объект = данные + выполняемые над ними действия (процедуры или функции). Программа – это набор объектов и связей между ними.
Языки программирования: С++, Java, ObjectLisp

Слайд 14Структурное программирование:
1- каждая задача разбивается на какие-то цельные

завершенные части (модули), 2- программирование ведется исключительно по этим частям —

написали часть номер 1, протестировали ее, написали часть номер 2, протестировали ее… 3 — потом все вместе собрали и получили программный продукт.

Слайд 15< Вариант 1: Вычисление площади

круга >
Program PRIM1;

Слайд 16 /* Вариант1: Вычисление площади

круга */
#include //директива препроцессора для подключения стандартной библиотеки

// ввода — вывода
void main() // заголовок функции main()
<
const float Pi=3.14; // определение вещественной константы Pi равной 3.14
float R,S; // оператор описания вещественных переменных R и S
R=1.5; // оператор присваивания переменной R значения 1.5
S=Pi*R*R; // оператор присваивания S вычисленного значения
printf(“S=%fn”,S); // оператор вывода на экран значения S
>

Слайд 17
Program PRIM1;

Uses WinСrt;
Const
Pi=3.14;
Var
R,S: Real;
Begin
Clrscr;
R:=1.5;
S:=Pi*R*R;
Writeln(‘S=’,S:7:3);
End.

/* Вариант1: Вычисление площади круга */
#include
void main()
<
const float Pi=3.14;
float R,S

Слайд 18Структура программы на языках Pascal и C++

программы, которое дает сам программист.
Подключение модулей начинается с зарезервированного слова

Uses и содержит список модулей (библиотек внешних процедур и функций).
Раздел описаний состоит из подразделов, в которых объявляются все встречающиеся в программе объекты: метки (Label), константы (Const), типы (Type), переменные (Var), внутренние процедуры (Procedure), внутренние функции (Function). Описания отделяются друг от друга точкой с запятой.
Раздел операторов заключается в операторные скобки Begin и End, при этом после End ставится точка. Операторы отделяются друг от друга точкой с запятой.

С++
Директивы препроцессора включают в себя необходимые заголовочные файлы библиотек С++, определения констант, типов и макроопределений, используемых в программе.
Глобальные объекты – константы, типы, переменные используются во всех функциях программы, обеспечивая соответствие типов, значений констант и переменных во всей программе.
Функции – это особым образом оформленные части программы, которая выполняют действия необходимые программисту.
Функция main( ) — главная функция программы. Любая программа на С++ обязательно включает в себя функцию main( ), с которой и начинает свое выполнение. Функция main() запускается операционной системой. Слово void перед именем функции main() означает, что функция main() не возвращает операционной системе никакой информации.
Тело функции заключено в фигурные скобки ‘ < >’ . Фигурные скобки ‘ < >’ обозначают начало и конец составного оператора (аналогично begin и end в TurboPascal). Точка с запятой ‘ ; ‘ завершает каждый оператор и каждое описание.
Программа может содержать комментарии, их можно вставлять в любое место программы, где допускаются пробелы или в конце строки. В С++ используются два вида комментариев:
/* многострочный
комментарий */
// однострочный комментарий до конца текущей строки

Слайд 20Среда программирования – это интегрированная среда разработки программ (ИСРП), которая содержит:
—

редактор текста — для создания и редактирования текста программы на

языке высокого уровня, т.е. формирования исходного модуля (например, среды на основе языка Pascal сохраняют файл с расширением .pas; на основе языка С++ с расширением .cpp);
— компилятор — для перевода текста программы с языка высокого уровня в машинные коды, т.е. формирование объектного модуля (например, в Pascal .tpu; в С++ .obj);
— компоновщик — для подключения объектных кодов стандартных команд и формирования загрузочного модуля (файл с расширением .exe)
— загрузчик — для выполнения загрузочного модуля программы.

Слайд 21Функции ИСРП
ИСРП позволяет:
создавать и редактировать исходные тексты программ;
сохранять исходные тексты

программ в файлах;
считывать файлы с диска;
осуществлять поиск и исправление ошибок

(отладка);
выполнять программу и просматривать результаты выполнения.

Слайд 22Рекомендации
Не следует стремиться к изучению как можно большего числа языков

программирования.
Владеть дюжиной языков невозможно: их можно знать, но знать и

владеть – не одно и тоже!
Изучив один язык, вы освоите главное – идеологию программирования. При необходимости – легко перейдете на другой язык.
Для продуктивной работы надо довести до автоматизма: — навыки правильного написания команд, — освоить множество функций, соглашений, умолчаний и др. тонкостей, характерных для данного языка.

Источник: theslide.ru