Информатика

Информатика

Информатика — наука и учебная дисциплина, связанные с вопросами, методами и принципами Обработки, накопления и передачи информации в ЭВМ и с помощью компьютеров и сетей ЭВМ. Информатика как наука и учебная дисциплина изучается в России, на Украине, в Белоруссии, Казахстане, Франции и Германии.

Информатика как научная дисциплина в России была изложена в фундаментальной монографии академика Глушкова В. М. «Безбумажная информатика» в 1978 г. Академик Глушков писал: «В ХХ1 веке большая часть информации будет храниться в памяти ЭВМ».

Первое энциклопедическое издание «Информатика» под ред. академика РАЕН Поспедова Д.А. вышло в 1994 г. и содержало большое число материалов, связанных с информатикой, информационными системами, информационными технологиями и исследованиями в области искусственного интеллекта.

Информатика как учебная дисциплина в России появились в школах в 1985 году одновременно с первым учебником А. П. Ершова «Основы информатики и вычислительной техники». Первый учебник информатики Каймина В. А. и Питеркина В. М. для студентов вузов появился также в 1985 г.

 

Понятие информации

Информация - это базовое понятие в информатике как научной и учебной дисциплины, а так же в философии, юриспруденции, информационных и телекоммуникационных технологиях, в связи, в жизни человеческого общества.

Информация — согласно Закону РФ «Об информации и защите информации», это сведения о людях вещах, фактах, событиях и процессах. В широком смысле, это абстрактное понятие, имеющее множество значений, в зависимости от контекста. В узком смысле этого слова — сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления.

Информатика в самых первых научных монографиях, а также школьных и вузовских учебников Ершова, Каймина, Кушниренко определялась как наука о накоплении и передачи информации в ЭВМ, с помощью ЭВМ и в сетях ЭВМ.

Понятие информации рассматривалось ещё античными философами. До начала промышленной революции, определение сути информации оставалось прерогативой преимущественно философов.

После массового внедрения персональных компьютеров и глобальной сети Интернет информация стала основным объектом — новая на то время наука — информатика - как научной и учебной дисциплины в вузах и школах.

 

ЕГЭ - единые экзамены по информатике и ИКТ

С 2009 года информатика и ИКТ - единые выпускные и вступительные экзамены в вузах и школах Российской Федерации. В 2009г. более 50 тысяч школьников сдали ЕГЭ по информатике и ИКТ и стали студентами вузов на основании сертификатов ЕГЭ.

ЕГЭ по информатике и ИКТ - это единый государственный экзамены на основании которых абитуриентов зачисляют в вузы на компьютерные, математические и инженерные специальности. В 2009 году конкурс на компьютерные специальности в вузах Москвы достигал 10 человек на место.

На экзаменах ЕГЭ по информатике проверяются знания по алгоритмизации, логике, базам данных, Интернет, языкам Бейсик или Паскаль, умениям решать задачи на ЭВМ и анализ правильности алгоритмов и программм на ЭВМ без ЭВМ.

 

Опыт обучения информатике в школах и вузах

Эффективность процессов обучения определяется по конечным и промежуточным результатам - результатами зачетов, экзаменов, выполнением контрольных и домашних работ, курсовыми и дипломными проектами.

В информатике и программировании - результатами считаются зачеты и экзамены, а также решение задач на ЭВМ и выполнение курсовых проектов и работ.

Эффективное программирование - это эффективная разработка прикладных алгоритмов и программ на ЭВМ, полностью решающие поставленные прикладные задачи.

Значимые результаты в информатике - это курсовые работы и проекты, выполненные на ЭВМ мли в сети Интернет - сайты, блоги, программы, электронные таблицы, базы данных и т.д. и т.п.

Зачеты и экзамены в информатике состоят из трех частей:

  1. решение задач на ЭВМ,
  2. работы с офисными пакетами,
  3. курсовые проекты в Интернет (в сети ЭВМ).

Наиболее яркие результаты - курсовые Интернет-проекты, которые видны всем участникам - ученикам, родителям, преподавателям, администрации и общественности.

Наиболее простые результаты - подготовка текстов, сочинений, рисунков, иллюстраций, электронных таблиц, баз данных и презентаций в офисных пакетах.

Наиболее значимые результаты - разработка алгоритмов, программ и решение задач на ЭВМ с проверкой правильности результатов, алгоритмов и программ.

Разработка алгоритмов и программ требует знания алгоритмизации и умений проводить анализ правильности алгоритмов и проверки программ на ЭВМ.

Многолетний опыт обучения показывает, что всех студентов и школьников можно научить информатике и программированию при надлежащей практикумах на ЭВМ и организации учебного процесса.

Обучение информатике и программированию в МИЭМ, МАТИ и других московских вузах с 1985 года показывает, что при надлежащей практике на ЭВМ и использовании учебников Каймина, Нечаева, Питеркина почти все студенты получают на экзаменах оценки "отлично" и "хорошо", выполняя зачетные и курсовые работы на ЭВМ.

опыт обучения информатике школьников из 120 московских школ при МАТИ с 1983 по 1998гг. показал, что почти все школьники успешно сдавали вступительные экзамены по информатике, успешно решали на ЭВМ экзаменационные задачи по учебникам информатики Каймина, Питеркина, Титова.

 

Информатика и русский язык

Информатика в школах - мощнейший инструмент для углубления изучения русского, национальных и иностранных языков с помощью Интернет-технологий.

Интернет-технологии в вузах и школах - это прежде всего создание сайтов, блогов, электронных газет и журналов, а также электронных библиотек и энциклопедических материалов.

Публикации в Интернет - для студентов и школьников видны не только их авторам, но и их преподавателям, товарищам, родным и друзьям - всем заинтересованным лицам.

Все хотят, чтобы их публикации на сайтах, блогах, вызывали живое интерес и положительные рекации на их идеи, трубы и сочинения - все создается для людей.

Экзамены по информатике должны обязательно включать создание сайтов и блогов и публикации личных сочинений в сети Интернет.

Открытая энциклопедия инноваций в информатике и ИКТ - образец для освоения Интернет-технологий для подготовки научных публикаций в сети Интернет.

 

Информатика и компьютерные науки в вузах

Информатика вузах РФ изучается с 1991 года на базе компьютерных классов и вычислительных центров, которыми оснащены все вузы России. Первые учебники информатики для студентов вузов у нас в стране появились в 1985 г. одновременно с появлением первых школьных учебников информатики.

Преподавание информатики в вузах России с самого начала проводится на базе компьютерных классов с компьютерными практикумами, зачетами и экзаменами по алгоритмизации и программированию, офисными пакетами программ, а также по Интернет-технологиям.

Экзамены и зачеты по информатике и программированию в вузах РФ ведутся с самого начала введения этих дисциплин на компьютерных, а затем технических, экономических и математических спецтальностях высшего образования.

В 1998 г. в РФ прошел конкурс вузовских учебников под Эгидой МниОбраза РФ. Лучшими учебниками информатики были объявлены учебник информатики Каймина В. А. и Учебник информатики Макаровой Н. В., которым был присужден гриф «Рекомендован Министерством Образования РФ для студентов вызов».

К учебникам информатики Каймина В. А. совместно с Касаевым Б. С. созданы практикум на ЭВМ на базе Windows и дистрибутивы с пакетами открытого ПО по информатике и информационным технологиям на базе Linux.

Основным требованием к содержанию вузовских учебников информатики была рекомендация отражения в учебниках современного состояния информатики, а также информационных и коммуникационных технологий (ИКТ).

В вузовских учебниках информатики с 2000 годов в силу этих требований к содержания курса информатики появились разделы, связанные с Интернет и Интернет-технологиям, а также практикумы по созданию Интернет-сайтов и интерактивных программ для Интернет на базе языка Javascrit.

Во многих вузах России с середины 80-х годов во появились лаборатории, кафедры и факультеты информатики, на которых готовят специалистов в области информатики, вычислительной техники и информационных технологий.

 

Компьютерные специальности в вузах

Внедрение информатики в вузах как учебного предмета и фундаментальной науки привело к открытию большого числа направлений и специализаций в области информатики, информационных систем, технологий, информационной безопасности и защиты информации в ЭВМ и сетях ЭВМ.

  1. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

    1. Математика. Компьютерные науки
    2. Прикладная математика и информатика
    3. Информационные технологии
    4. Математическое обеспечение и администрирование информационных систем
  2. ОБРАЗОВАНИЕ И ПЕДАГОГИКА

    1. Информатика
  3. ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

    1. Криптография
    2. Компьютерная безопасность
    3. Организация и технология защиты информации
    4. Комплексная защита объектов информатизации
    5. Информационная безопасность телекоммуникационных систем
    6. Противодействие техническим разведкам
  4. ИНФОРМАТИКА и ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

    1. Информатика и вычислительная техника
    2. Вычислительные машины, комплексы, системы и сети
    3. Автоматизированные системы обработки информации и управления
    4. Системы автоматизированного проектирования
    5. Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем
    6. Информационные системы
    7. Информационные системы и технологии
    8. Информационные технологии в образовании
    9. Информационные технологии в дизайне
    10. Информационные технологии в медиаиндустрии
    11. Моделирование и исследование операций в организационно-технических системах

 

Информатика и ИКТ в школах

Информатика в школах появилась в 1985 году одновременно с появлением первого школьного учебника информатики академика Ершова А. П., который принял личное участие в написании учебного пособия «Основы информатики и вычислительной техники».

Задача-минимум информатики в школах была определена как обучение компьютерной грамотности — умениям работы на компьютерах с редакторами текстов, электронными таблицам, базами данных, а также умениями работы и поиска информации в Интернет (ИТ-грамотность).

Все школы РФ с 2007 г. оснащены компьютерами, доступом к Интерне и пакетами программ по информатике и информационным технологиям на базе лицензионного коммерческого ПО (на базе Windows) и открытого отечественного ПО (на базе Linux).

Все школы России обеспечены квалифицированными преподавателями и учителями информатики, знакомыми с операционными системами Windows и Linux, офисными пакетами программ и языками программирования Бейсик и Паскаль.

Однако многие действующие учебники информатики (Макаровой, Семакина, Шифрина и др.) не соответствуют требованиям ЕГЭ по информатике - в них отсутствует логика, алгоритмизация, а также языки Бейсик и Паскаль, используемые в заданиях и задачах ЕГЭ.

требованиям ЕГЭ по информатике' в наибольшей степени соответствуют учебники Каймина, Угриновича и Шауцуковой, в которых излагается не только работа с офисными пакетами в Windows, но и алгоритмизация и языки Бейсик и Паскаль.

Более 50 тысяч школьников в 2009г. успешно сдали единые экзамены ЕГЭ по информатике и получили право на поступление в лучшие вузы РФ на компьютерные, технические, инженерные и математические специальности по результатам сдачи ЕГЭ по информатике.

 

Литература

  • Глушков В. М. Безбумажная информатика. — М.: Наука, 1978.
  • Бауэр Ф., Гооз Информатика. М.: Мир, 1979.
  • Дж. Г. Брукшир Введение в компьютерные науки = Computer Science: An Overview. — М.: «Вильямс», 2001. — ISBN 5-8459-0179-0н
  • Информатика: энциклопедический словарь. / Сост. Поспелов Д. А. — М.: Педагогика-пресс, 1994.
  • Ершов А. П. и др. Основы информатики и ВТ. Пробный учебник для средних школ. М.: Просвещение, 1985.
  • Каймин В. А. и др. Основы информатики и ВТ. Учебник для средних школ. М.: Просвещение. 1988—1989.
  • Каймин В.А., Каймин С.В. и др. Базовый пакет программ для IBM PC. М., ВАК, 1984.
  • Каймин В. А., Питеркин В. М. Основы информатики и ВТ. Учебник для студентов. М.: МИЭМ, 1985.
  • Каймин В. А. Информатика. Учебное пособие для поступающих в вузы. М.: Бридж. 1984.
  • Каймин В. А. Информатика. Учебник для студентов. 6-е издание. М.: ИНФРА-М, 1998—2009.
  • Каймин В. А., Касаев Б. С. Информатика. Практикум на ЭВМ. М.: ИНФРА-М, 2003.
  • Макарова Н. В. Информатика. Учебник для студентов. СПБ.: Питер. 1999.
  • Макарова Н. В. Информатика. Практикум на ЭВМ. СПб., Питер, 2004.
  • Каймин В. А. Информатика. Учебник для поступающих. М.:Проспект, 2009.
  • Каймин В. А. Информатика. Пособие к экзаменам. М.: РИОР, 2008.
  • Нечаев А.М. Программирование ЭВМ. Учебное пособие для студентов. М., МИЭМ, 203.
  • Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ. Учебник для школ. М.,Бином, 2006.
  • Семакин, Хеннер Информатика и ИКТ. Учебник для школ. М.,Бином, 2007

--ВАК, проф.,док.комп.наук 04:15, 17 июля 2009 (UTC)

 

Интернет-ссылки

Ш

 

Что изучает информатика

Что изучает информатика?

В большом энциклопедическом словаре дается следующее определение понятия «информатика».

Информатика — это отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в разных сферах деятельности.

Под различными сферами деятельности понимаются практически все виды деятельности и деловой активности современного человека — от повседневной работы секретаря-машинистки, библиотекаря, инженера-конструктора до использования атомной энергии и освоения космического пространства. Принципы информатики используются и в научной работе, и в повседневной жизни. В задачу любой науки входит сбор информации, ее анализ и исследование с целью установления связей и закономерностей и получение на основе проведенного изучения новой информации — результатов исследований. Правильная организация информации и ее эффективное использование лежат в основе любых научных исследо­ваний. В повседневной жизни человек постоянно использует самую разнообразную информацию: где взять нужные книги, каково расписание движения транспорта, сколько стоят карандаши и тетради — этот список можно продолжать до бесконечности. Применение положений и принципов информатики существенно облегчает работу с информацией, помогает пользоваться ею наиболее эффективно, принимать правильные решения, оптимальным образом получать требуемые результаты.

Надежным инструментом и незаменимым помощником в жизни и деятельности человека стал компьютер (от англ. computer — вычислительное устройство).

Основные направления использования компьютеров:

  • накопление, хранение и обработка больших объемов информации, быстрый поиск требуемых данных;
  • выполнение научных, экономических и конструкторских расчетов;
  • делопроизводство (составление писем и оформление документов);
  • обучение и приобретение профессиональных навыков;
  • издательское дело (создание цветных и черно-белых журналов и газет, научной и художественной литературы);
  • построение чертежей, диаграмм, создание рисунков и картин, мультфильмов и видеоклипов;
  • общение людей, находящихся в разных городах и странах;
  • имитация работы человека-эксперта в определенной предметной области;
  • игры и развлечения.

Несмотря на многообразие решаемых с помощью компьютера задач, принцип его применения в каждом случае один и тот же: информация, поступающая в компьютер, обрабатывается с целью получения требуемых результатов.

Не случайно в США и Великобритании учебный курс инфор­матики называется Computer Science — компьютерная наука.

Информатика занимается вопросами обработки информации с помощью компьютера.

В конце XVI века Джиан Доменико Кампанелла написал книгу "Город Солнца". У каждого из четырех единодушно избранных народом главных "правителей города Солнца" имелась библиотека всего лишь из одной книги под названием "Мудрость", где удивительно сжато и доступно изложены все науки.

Как просто: открой "Книгу мудрости" и на любой вопрос найдешь ответ. Автор утопического романа понимал нереальность подобных идей. Но он глубоко верил в силу человеческого разума, способного в будущем открыть лучшие пути приобщения людей к знаниям, как ни велик бы был их запас.

В надеждах своих Доменико Кампанелла не ошибся. Фантазия писателя приобретает зримые черты. Человек создал "Книгу мудрости" - электронные вычислительные машины (ЭВМ).

Аббревиатура ЭВМ прочно вошла в нашу речь, хотя этот термин неточно передает ее сущность. Способность производить вычисление - далеко не основное предназначение современных ЭВМ. С их помощью решаются самые разнообразные задачи обработки информации. Вычислительный характер носят лишь внутренние физические процессы информационно-логических преобразований в ЭВМ. Это отражено и в понятии "компьютер" (англ. computer - считаю, вычисляю). Популярность этого термина обуслов­лена его удобством для образования новых понятий: компьютеризация, компьютерная грамотность и др.

В современном понимании компьютер - это информа­ционная машина, универсальный электронный инструмент для разнообразной обработки информации - обработки данных, редактирования текстов, обеспечения диалогового режима общения с человеком и др.

Стремительное развитие и широкое распространение вычислительной техники послужили предпосылками к появлению нового раздела науки, названного информатикой. Слово это появилось в начале 60-х годов во французском языке для обозначения автоматизированной обработки информации в обществе.

Информатика (от фр. information - информация и futomafiogue - автоматика) - отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности.

Однако с середины 70-х годов термин "информатика" стал использоваться как синоним английского словосочетания computer science (наука о вычислениях) для обозначения научной дисциплины, связанной с обработкой с по­мощью ЭВМ информации любой природы.

Сегодня информатика не только научная и учебная дисциплина. Она превратилась в динамично развивающуюся отрасль народного хозяйства.

Источник: www.pascal-c.ru

Информация в ПК

Как представляется информация в ПК

Проснувшись утром, мы сразу попадаем в мир информации: смотрим - получаем информацию; слышим - получаем информацию; берем предметы, едим, нюхаем - тоже получаем информацию. Информацию нам несут окружающие нас предметы и приборы: книги, журналы, газеты, телевизор, радио и т.п.

Общение людей друг с другом дома и в школе, на работе и на улице — это передача информации: сведений и суждений, данных и сообщении.

С самых древних времен человек окружен информацией. Потребность выразить передать информацию привела к появлению речи, письменности, изобразительного, музыкального искусства, вызвала к жизни книгопечатание, почтовую связь, телеграф, телефон, радио и телеви­дение. Почему же об информации заговорили так настойчиво только теперь, после появления ЭВМ?

Дело в том, что ЭВМ дала человеку совершенно новые возможности для поиска, накопления, передачи и обработки этой информации.

В "докомпьютерное" время в термин "информация" вкладывали отражения предметного реального мира.

Нельзя сказать, что с появлением ЭВМ это положение перестало выполняться. Просто оно сузилось до определённых рамок. Теперь "информация есть все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования" или, по-другому, "способность воспринимать что-либо, сохранять в памяти, передавать это в сигналы, направляющие деятельность в соответствующую сторону".

Ученые не боятся признаться, что они "полностью игнорировали человеческую оценку информации".

На основании вышеприведённых примеров можно сделать вывод, что исходная информация в разных задачах имеет различный вид. Для того чтобы компьютер мог обработать эту информацию, она должна быть представлена в едином виде, «понятном» компьютеру. Следовательно, необходим «язык», при помощи которого компьютер смог бы «прочитать» и обработать любую информацию. Такой «язык» должен обладать тем свойством, что содержание представленной с его помощью информации можно «понять» однозначно, т.е. единственным образом.

Фразы вида «летать между небом и землей», «светлая голова», «глотать слюну» являются примерами неоднозначной языковой информации.

«Между небом и землей» летают птицы, самолеты, но «летают между небом и землей» и мечтатели, люди, которые наивно воспринимают действительность.

«Глотать слюну» обозначает обыкновенное действие, свойственное живому существу. Но когда человек смотрит на что-то недосягаемое, он тоже «глотает слюну».

Словосочетание «светлая голова» может говорить о том, что речь идет о блондине, или же об умном человеке.

Фраза «глаза разбегаются» для компьютера вообще не имеет смысла.

Из приведённых примеров видно, что информация, вводимая в компьютер, должна быть конкретной и однозначной.

Издавна люди пользовались шифрами. Самыми простыми и удобными являются цифровые шифры.

Например, основными цветами радуги являются красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Их можно пронумеровать в перечисленном порядке цифрами от 1 до 7.

Музыкальное произведение записывается с помощью нот. Основными нотами музыкального ряда являются до, ре, ми, фа, соль, си. Их тоже можно пронумеровать цифрами от 1 до 7.

Дни недели нумеруются этими же цифрами.

Таким образом, разнообразная информация — цвета, ноты и дни недели — может быть представлена единым способом — с помощью цифр.

Для обработки компьютером любая информация представляется и виде чисел, записанных с помощью цифр. Цифры представляются электрическими сигналами, с которыми работает компьютер. Для удобства различения в компьютере используются сигналы двух уровней. Один из них соответствует цифре 1, другой — цифре 0. Цифры 0 и 1 называются двоичными. Они являются символами, из которых состоит язык, понимаемый и используемый компьютером. Информация, с которой работает компьютер, «кодируется» с помощью этого языка.

Таким образом, любая информация в компьютере представлена с помощью двоичных цифр.

Наименьшим количеством информации является одно из двух возможных значений — 0 или 1. Такое количество информации называется бит (bit сокр. от англ. binary digit — двоичная цифра).

Бит - это количество информации, необходимое для однозначного определения одного из двух равновероятных событий.

Равновероятными являются события, появление которых одинаково возможно. Например, при бросании монеты возможность выпадения «цифры» или «герба» одинакова. Для однозначного определения одного из двух событий — «цифра» или «герб» — достаточно одного бита информации: 0 - «цифра», 1 - «герб» (или наоборот).

Бит является наименьшей единицей измерения количества информации в компьютере.

Теперь следует научиться представлять любое число в виде комбинации нулей и единиц. Это представление должно быть однозначным, т.е. различным числам должны соответствовать разные комбинации.

Источник: www.pascal-c.ru

Понятие алгоритма

Понятие алгоритма

Каким образом на ЭВМ удается решать различные сложные задачи, если она умеет выполнять лишь простейшие операции?

Главная особенность всех вычислений машины состоит в том, что в основе ее работы лежит программный принцип управления. Это означает, что для решения как самой простой, так и самой сложной задачи пользователю необходимо использовать перечень инструкций или команд, следуя которым шаг за шагом ЭВМ выдаст необходимый результат.

Таким образом, для того, чтобы решать задачу на ЭВМ, ее необходимо сначала, как говорят, алгоритмизовать. Именно алгоритмический принцип и лежит в основе работы всех ЭВМ.

Не нужно думать, что изучение и построение алгоритмов понадобится только тем учащимся, которые изберут профессию программистов. Умение выделять алгоритмическую суть явления и строить алгоритмы — очень важно для человека любой профессии.

Понятие алгоритма ценно не только практическим использованием, оно имеет также важное общеобразовательное и мировоззренческое значение. Навыки алгоритмического мышления способствуютформированию особого стиля культуры человека, составляющими которого являются: целеустремленность и сосредоточенность, объективность и точность, логичность и последовательность в планировании и выполнении своих действии, умение четко и лаконично выражать свои мысли, правильно ставить задачу и находить окончательные пути ее решения, быстро ориентироваться в стремительном потоке информации.

Перед тем как приступить к изучению алгоритмов, необходимо определиться в очень важном понятии - исполнитель. Под исполнителем можно понимать человека-исполнителя, который сам разрабатывает алгоритм либо получает его в готовом виде и затем исполняет. В последующем под этим понятием мы будем иметь в виду компьютер (или другое устройство: автомат, робот), который может выполнять некоторый, вполне определенный набор действий.

Понятие алгоритма не есть для нас что-то новое и необычное. Встречаются они в нашей повседневной жизни почти на каждом шагу. Так, утром мама перед вашим уходом в школу дает нам такую инструкцию: "Когда придешь со школы, сразу пообедай и не забудь вымыть посуду. После этого подмети пол, купи в магазине молоко и хлеб. Сделав покупки, погуляй ча­сок и начинай выполнять домашнее задание".

Эта инструкция состоит из последовательности отдельных указаний, которые определяют ваше поведение. Это и есть - алгоритм.

Каждый из нас, не задумывались, ежедневно использует сотни различных алгоритмов. Например, правила сложения, вычитания, деления, умножения чисел; правила преобразования алгебраических выражений; грамматические правила правописания слов и предложений, а также различные инструкции и правила, рецепты и указания нес это алгоритмы.

Пример алгоритма. Для приготовления омлета с сыром можно руководствоваться следующей последовательностью действий:

  1. 50 г мякоти белого хлеба намочить в 3 столовых ложках молока и размять;

  2. разбить в эту смесь 3 яйца, и все это хорошо взбить ложкой;

  3. всыпать сюда 50 г тертого сыра;

  4. посолить, перемешать и вылить на горячую сковороду с 1 столовой ложкой масла;

  5. жарить на сильном огне, слегка помешивая.

Приведенный рецепт тоже относится к алгоритмам.

Много примеров алгоритмов имеется в школьных предметах. Но более всего таких примеров в школьном курсе математики. Это и понятно: ведь математика и занимается, по существу, изучением различных алгоритмов и созданием новых.

Происхождение самого термина "алгоритм" тоже связано с математикой. Слово "алгоритм" появилось в результате искаженного перевода с арабского на европейские языки имени узбекского ученого IX века Аль-Хорезми, который изложил правила арифметических действий над числами в позиционной десятичной системе счисления. Эти правила и назвали алгоритмами (Альхорезми [имя] + Аритмос [число] = алгоритм).

Таким образом, понятие алгоритма возникло значительно раньше появления ЭВМ. Но широкое распространение это понятие получило в эпоху автоматов и роботов.

Рассмотрим еще пример. Для того чтобы тронуться с места на автомобиле, необходимо выполнить ряд действий:

  1. сядьте за руль в машину автомобиля;

  2. рукой поверните ключ зажигания по часовой стрелке и запустите двигатель;

  3. левой ногой нажмите на педаль сцепления, а правой - включите рукоятку (или кнопку) первой передачи движения;

  4. одновременно медленно отпускайте левой ногой педаль сцепления, а правой - с той же силой нажимайте на педаль "ГАЗ";

  5. вращая рулевое колесо вправо-влево, направляйте автомобиль в нужную сторону движения.

Из приведенных примеров ясно, что алгоритмы, алгоритмические процессы неотделимы от нас и являются составной частью нашей жизни. Почти вся человеческая деятельность связана с алгоритмами.

Это и правила для учащихся (записанные в уставе школы), это и требования воинских уставов и уставов различных общественных организаций и партий. Это наказы избирателей, инструкции по технике безопасности, схемы электронных устройств, чертежи деталей и т.д. и т.п.

А в информатике под алгоритмом понимают понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи.

Алгоритм, как правило, формулируется в виде схемы или предложения (текста). Этот текст записывают на бумаге или вводят в память компьютера, используя специальные обозначения.

Понятие алгоритма в информатике является фундаментальным, т.е. таким, которое не определяется через другие, еще более простые понятия. Для сравнения вспомним, что в физике таким фундаментальным понятием является пространство и время, в математике - точка, в химии - вещество, поэтому приведенное выше определение не является всеобъемлющим, а смысл этого понятия будет уточняться нами по мере изучения всего курса.

Источник: www.pascal-c.ru

Понятие логики

Понятие логики. Цели и задачи

Если теория алгоритмов - в некотором смысле мать современных ЭВМ и программирования, то логика – их отец.

Умение рассуждать, логически мыслить, давать ответы на поставленные вопросы играет очень важную роль в жизни человека. Выделение логических задач носит до некоторой степени условный характер. Трудно определить, какую задачу следует назвать логической. Кажется, любая задача является таковой, так как для ее решения требуются определенные логические рассуждения. И это верно, но всё же по традиции для тренировки именно логического мышления человеком придумано множество задач, в которых речь идет об объектах, вообще говоря, произвольной природы. Именно такими задачами и правилами их решения мы и займемся в этой главе.

Но какое отношение логика имеет к вычислительной технике и программированию?

Оказывается, самое непосредственное. Именно логика является теоретической основой современных ЭВМ и сложных управляющих систем. Она приобретает важное прикладное значение - особенно в области разработки специальных языков для баз данных и представления знаний. Используя методы и средства логической науки, ученые разрабатывают эффективные языки программирования.

Например, основой так называемого доказательного программирования является формальная логика. Общая идея здесь, как говорится, лежит на поверхности: если можно конструктивно, используя интуицию, доказать, что существуют объекты, удовлетворяющие некоторому данному условию, то, построив доказательство, можно пост­роить по нему и программу вычисления соответствующего условия (функции).

Опять же, в основе так называемого логического программирования лежат структуры логических доказательств.

Но особое значение логическая наука стала приобретать в вопросах, касающихся проблемы искусственного интеллекта. Именно здесь разработчикам пришлось создать новую область логических исследований - логический анализ. Попытаемся очертить лишь некоторые контуры этого нового, перспективного, развивающегося направления.

Искусственный интеллект предполагает различные типы рассуждений. Они могут быть обычными или моно­тонными, но обязательно предполагают добавление новой информации. Логический анализ предполагает, что новая информация не отменяет, не делает неверными следствия, полученные ранее. Однако в практике рассуждений мы нередко допускаем некоторую полноту исходной информации. Добавление новой информации к исходной отменяет это допущение, и то, что ранее принималось как следствие, может не быть таковым при дополнительной информации. Такой логический анализ называют очерчи­ванием. Читая эти строки, вы наверняка ничего не поняли. Но мы привели это объяснение из области проблемы искусственного интеллекта умышленно, чтобы читатель почувствовал, что проблема эта достаточно трудная. В ней много нерешенных вопросов, которые предстоит разрабо­тать в будущем.

Логика и математика

Логика - это наука правильно рассуждать, наука о формах и законах человеческого мышления.

Логика - наука древняя. Её основоположником считают древнегреческого мыслителя Аристотеля, жившего в 384-322 годах до н.э. Именно он подверг анализу человеческое мышление, такие его формы, как понятие, суждение, умозаключение, и рассмотрел мышление со стороны строения, структуры, то есть с формальной стороны. Так возникла формальная логика - наука, пытавшаяся найти ответ на вопрос, как мы рассуждаем, изу­чающая логические операции и правила мышления.

Ко времени зарождения логики математика уже прошла значительный путь развития. В течение многих веков логика помогала математике стать строгой, последовательной наукой. Постепенно взаимная связь между математикой и логикой привела к тому, что логика оказалась под влиянием математики.

После падения античной цивилизации развитие математики, и особенно логики, замедлилось, потому что новые логические идеи нередко вступали в противоречие с формами мышления церкви. Любопытно отметить: пер­вое, что было восстановлено из античной науки, - это именно логика Аристотеля.

Если обратиться к эпохе Возрождения, к истокам науки нового времени, нетрудно установить, что и в этом чае первыми восстанавливались и использовались именно разработанные в античности логические методы. С этого начиналась философия и математика Рене Декарта (1596-1650). Он считал, что человеческий разум может постигнуть истину, если будет исходить из достоверных положений, сводить сложные идеи к простым, переходить от известного и доказанного к неизвестному, избегая каких-либо пропусков в логических звеньях исследований. Фактически Декарт рекомендовал науке о мышлении - логике - руководствоваться общепринятыми в математике принципами.

Основоположником математической логики считают великого немецкого математика и философа Вильгельма Лейбница. Это он в XVII веке пытался построить первые логические исчисления: арифметические и буквенно-алгебраические. Это он впервые высказал мысль о возмож­ности применения двоичной системы счисления в вычислительной математике.

Но этим идеям Лейбница суждено было получить дальнейшее развитие лишь в середине XIX века в трудах другого великого математика Джорджа Буля, отца писательницы Э.Войнич - автора романа "Овод". Он вывел для логических построений особую алгебру (алгебру логики). В отличие от обычной, в ней символами обозначают не числа, а высказывания.

Главная задача логики состоит в том, чтобы выявить, какие способы рассуждения правильные, а какие нет.

Для иллюстрации сказанного приведем задачу, в которой используется неправильный способ рассуждения.

Трое фермеров, приехав в районный центр, решили сообща пообедать. Когда они закончили с обедом, буфетчица сказала, что с них причитается 30 долларов. Каждый из обедавших достал 10 долларов, и они рассчитались. Когда фермеры были уже у выхода, буфетчица сообразила, что обсчитала их на 5 долларов. Тогда она позвала своего сынишку, который вертелся тут же, и сказала: - Видишь тех трех мужчин? Догони их и верни им эти деньги. - И дала ему три бумажки по 1 доллару и одну двухдолларовую. Смышленый парнишка, наблюдавший, как фермеры расплачивались, быстро смекнул, что они никак не смогут поровну поделить на троих 5 долларов. Он отдал им только три по доллару, а двухдолларовую оставил себе. Фермеры разделили 3 доллара - каждому по доллару - и подсчитали, что обед им обошелся по 9 долларов с брата, а всего, следовательно, они израсходовали 27 долларов. Кроме того, как мы знаем, 2 доллара осталось у мальчика. Всего получается 29 долларов. Но ведь они отдали буфетчице 30 долларов. Куда пропал 1 доллар?

Мы предлагаем читателю самостоятельно разобраться в предложенной задаче. Приведем еще примеры.

Существует предание, что Александрийскую библиотеку сжег калиф Омар. Но прежде чем сжечь ее, он обосновал свое деяние с помощью следующего рассуждения: "Если ваши книги согласны с кораном, то они вредны. Но вредные ими излишние книги следует уничтожить. Значит, ваши книги следует уничтожить".

Рассуждение есть переход от некоторых предложений, утверждений, называемых посылками, к утверждению, которое называется умозаключением. В приведенном примере первые три предложения являются посылками, четвертое - умозаключением.

Допустим, нас не интересует ни то, что в действительности не Омар сжег библиотеку, ни то, что он вообще так не рассуждал, ни истинность или ложность самого по себе заключения. Но зададимся вопросом, правильно ли, независимо от всего этого, само рассуждение. Как будет видно из дальнейшего, такое рассуждение с логической точки зрения совершенно правильно. Другое дело, что не истинны посылки, которые в нем используются. Но в данном случае нас интересует только правильность самого рассуждения, независимо от истинности посылок и заключения.

Возьмем еще пример. Предположим, некто строит следующее рассуждение: "Дикари раскрашивают свое тело. Некоторые современные женщины раскрашивают свое тело. Следовательно, некоторые современные женщины - дикари". Правильно ли это рассуждение?

Нетрудно установить, что данное рассуждение неправильно, несмотря на то, что используемые посылки и сделанное из них заключение можно признать истинными.

Итак, задача логики - описать и исследовать те способы рассуждений, которые являются правильными.

Источник: www.pascal-c.ru

Pascal - Ввод-вывод

Ввод-вывод. Операторы Read (Readln), Write (Writeln). Простейшие программы

Решим задачу, прокомментировав каждое свое действие в фигурных скобках. Напомним, что комментарий не воспринимается компьютером, а нам он нужен для того, чтобы лучше понять как работает программа.

Задача. Напишите программу, которая бы очищала экран и вычисляла произведение двух чисел, вводимых пользователем.

Program Proizv2;

Uses

Crt;{Подключаем модуль Crt}

Var

number1, {переменная, в которой будет содержаться первое число}

number2, {переменная, в которой будет содержаться второе число}

rezult  : integer; {переменная, в которой будет содержаться результат}

Begin

ClrScr;{Используем процедуру очистки экрана из модуля Crt}

Write ('Введите первое число ');

{Выводим на экран символы, записанные между апострофами}

Readln (number1); {Введенное пользователем число считываем в переменную number1}

Write ('Введите второе число ');

{Выводим на экран символы, записанные между апострофами}

Readln (number2); {Введенное пользователем число считываем в переменную number2}

rezult := number1 * number2;

{Находим произведение введенных чисел и присваиваем переменной rezult}

Write ('Произведение чисел ', number1, ' и ', number2, ' равно ', rezult);

{Выводим на экран строчку, содержащую ответ задачи}

Readln;{Процедура задержки экрана}

End.

Чтобы лучше понять действие программы, наберите ее на компьютере и проверьте ее действие.

Ответьте на вопросы:

  • почему программу назвали Proizv2?
  • зачем в раздел Uses поместили модуль Crt?
  • какое назначение переменных number1, number2, rezult?
  • какой тип у этих переменных? что это значит?
  • если присвоить переменным number1 и number2 соответственно значение 5 и 7, то какую строчку выдаст компьютер при исполнении последней процедуры Write?
  • в каких строчках у пользователя запрашиваются значения переменных?
  • в какой строчке происходит умножение чисел?
  • что делает оператор присваивания в этой программе?

Операторы Write и WriteLn

Мы уже использовали операторы Write и WriteLn, но нам необходимо подробнее остановиться на правилах применения этих операторов. Write (англ. писать) – оператор, который используется для вывода информации на экран. Оператор WriteLn выполняет то же самое действие, но так как у него есть еще окончание Ln (line - англ. линия, строка), то после вывода на экран нужного сообщения, он дополнительно переводит курсор на следующую строчку.

Общий вид:

Write (список выражений);

WriteLn (список выражений);

Процедуры Write и WriteLn используются не только для вывода результата, но и для вывода различных сообщений или запросов. Это позволяет вести диалог с пользователем, сообщать ему, когда ему нужно ввести значения , когда он получает результат, когда он ошибся и др.

Например, при выполнении процедуры WriteLn(‘Найденное число ‘,а), будет напечатана строчка, заключенная в апострофы, а затем выведено значение переменной а.

Оператор WriteLn можно применить и без параметров. В этом случае напечатается строка, состоящая из пробелов, и курсор будет переведен на другую строку. Это иногда нам нужно для лучшего восприятия ввода данных.

Операторы Read и ReadLn

Вспомним, что основное назначение ЭВМ – сэкономить человеческий труд. Поэтому необходимо обеспечить возможность, однажды написав программу, многократно ее использовать, вводя каждый раз другие данные. Такая гибкость в языке обеспечивается операторами Read и ReadLn. Этими операторами вводится информация с клавиатуры.

Общий вид:

Read(переменная, переменная...);

ReadLn(переменная, переменная...);

При выполнении процедуры Read ожидается ввод перечисленных в скобках значений. Вводимые данные нужно отделить друг от друга пробелами. Присваивание значений идет по очереди.

Например, если вводятся значения 53 и Х, то при выполнении оператора Read(a,b) переменной а будет присвоено число 53, а переменной x – буква Х. Причем, отметим, чтобы не было аварийной ситуации, нужно правильно определить тип данных в разделе Var; в нашем случае а:integer, а b:char.

Особых различий при чтении и записи в использовании операторов Read и ReadLn нет. Часто процедуру ReadLn без параметров применяют в конце программы для задержки: до нажатия на клавишу <Enter> результат выполнения программы остается на экране. Это очень полезно делать для анализа результатов.

Примечание. Когда Вы ставите задержку экрана, обратите внимание на предыдущий ввод. Если данные запрашивались процедурой Read задержки не будет.

Задача. Найти среднее значение трех чисел. Примечание. Чтобы найти среднее значение нескольких чисел, нужно сложить эти числа и сумму разделить на количество этих чисел.

Program Srednee;

Uses Crt;

Var First, Second, Third : integer;

Sum : real;

Begin

ClrScr;

Write (‘Введите первое число ‘);

ReadLn(First);

Write (‘Введите второе и третье числа через пробел ‘);

ReadLn(Second, Third);

Sum := First + Second + Third;

Sum := Sum/3;

Write (‘Среднее значение ‘, First, ‘, ‘,Second, ‘ и ‘, Third, ‘ равно ‘, Sum:5:2);

ReadLn;

End.

Наберите текст задачи и внимательно рассмотрите каждую строчку. Имя программы Srednee отражает содержание задачи. Кстати, договоримся о том, чтобы имя программы и имя файла, который содержит эту программу, совпадали. Далее идет подключение модуля Crt.

В разделе Var описаны First, Second, Third как переменные целого типа, а Sum – действительного типа. Раздел операторов начинается со стандартной процедуры очистки экрана ClrScr (Clear Screen), которая находится в модуле Crt. Далее оператором Write мы выводим на экран сообщение ‘Введите первое число ‘, получив которое пользователь должен ввести число. Теперь компьютер должен считать введенные символы и занести их в переменную First, это произойдет при выполнении следующего оператора ReadLn(First).

Затем с помощью оператора Write запрашиваем значения еще двух чисел и считываем их в переменные Second и Third. Затем вычисляем их сумму и присваиваем полученное число переменной Sum. Чтобы найти среднее, нужно теперь полученное число разделить на 3 и сохранить результат в какой-либо переменной. Совсем не обязательно описывать еще одну переменную для сохранения результата.

Можно, как в нашей программе, значение переменной Sum разделить на 3 и результат опять присвоить той же переменной Sum. Теперь можно вывести результат вычислений на экран с помощью процедуры Write. И, наконец, последняя процедура ReadLn задержит наш вывод на экране до нажатия на клавишу.

Нажмите клавиши <Ctrl>+<F9>. Введите значения переменных 5, 7 и 12, на экране увидите следующее:

Среднее значение 5, 7 и 12 равно 8.00

Просмотрите внимательно эту строчку и сравните со строчкой вывода результата в нашей программе. Протестируйте программу еще несколько раз для других значений переменных.

Источник: www.pascal-c.ru

Pascal - простые типы

Простые типы данных в языке Турбо Паскаль

Для временного хранения информации в операторах памяти машины в языке Паскаль используются константы и переменные.

Они могут быть различных типов:

  • целых чисел (в таблице 1);
  • действительных чисел (real);
  • символьный тип (char);
  • строковый (string);
  • логический (boolean);

Таблица 1. Целые типы данных языка Турбо Паскаль.

Название Длина в байтах Диапазон значений
Byte 1 0..255
ShortInt 1 -128..127
Word 2 0..65535
Integer 2 -32768..32767
LongInt 4 -2147483648..2147483647

                

Над целыми типами определены такие операции:

  "+" - сложение;
  " * " - умножение;
  " - " вычитание;
  div - целочисленное деление;
  mod - получение остатка от целочисленного деления;
  "/" – Деление только для типа real.

Высший приоритет имеют: div, mod, / , *.

Примеры правильных арифметических выражений:

  • s/t/y-y+8*(u/7-5-g)*(u-8.78);
  • 5.89+6*(y+7*u*(t+6));
  • 5 mod g (В этом выражении ищется остаток от деления 5 на g);
  • g div 2 (В этом выражении вычисляется результат от деления g на 2).

Некоторые полезные арифметические функции:

  Sin() - вычисление синуса. Аргумент задается в радианах.
  Cos() - вычисление косинуса. Аргумент задается в радианах.
  Exp() - вычисление экспоненты.
  Sqr() - вычисление квадрата выражения.
  Sqrt() - вычисление квадратного корня выражения.
  Abs() - вычисление модуля выражения.
  Arctan() - вычисление арктангенса выражения.
  Frac() - вычисление дробной части выражения.
  Int() - вычисление целой части выражения.
  Round() - преобразование к целому типу.
  Random() - вычисление случайного числа в указанном интервале.

Вещественный тип (real)

Вещественные типы представляются с некоторой точностью, которая зависит от компьютера. Вам необходимо знать, что вещественный тип разделяется на несколько типов, но использовать мы будем вещественные данные только типа Real, которые занимают 6 байт, имеют диапазон возможных значений модуля от 2.9Е-39 до 1.7Е+38 и точность представления данных – 11...12 значащих цифр (таблица 2).

Таблица 2. Запись вещественных чисел.

Математическая запись Запись на Паскале
4*10-4 4E-4
0,62*105 0.62E+5
-10,88*1012 -10.88E12

Символьный тип (char)

Значениями данного типа является множество всех символов компьютера: русская или латинская большая или маленькая буква, цифра, знак препинания, специальный знак (например, "+", "-", "*", "/", "", "=" и др.) или пробел " ". Каждый из символов имеет уникальный номер от 0 до 255, т. е. внутренний код, который возвращает функция ORD. Символьная константа или символьная переменная - любой символ языка, заключённый в апострофы.

Например,

Var

Simvol : char;

Строковый тип (string)

Значением строковой величины является строка переменной длины (быть может пустая). Строковая константа или строковая переменная представляет собой произвольную последовательность символов, заключенную в апострофы.

Например,

Var

Stroka : string;

Логический тип (boolean)

Логический тип данных часто называют булевым по имени английского математика Д. Буля, создателя математической логики. В языке Турбо Паскаль имеются две логические константы TRUE (ПРАВДА) и FALSE (ЛОЖЬ). Логическая переменная принимает одно из этих значений и имеет тип Boolean.

Для сравнения данных предусмотрены следующие операции отношений: <, <=, =, <>, >, >=. А также существуют специфичные для этого типа логические операции OR - или; AND - и; NOT - не. При проверке некоторых условий результат операции может быть истинным или ложным.

Например,

3>5 - ложь.

 

Источник: www.pascal-c.ru

Pascal - Оператор присваивания

Оператор присваивания. Арифметические выражения

Первый оператор, с которым мы познакомимся, – оператор присваивания. Оператор присваивания - основной оператор любого языка программирования. Общая форма записи оператора:

имя величины := выражение

Например, V:=A; или V:=A+1;

При помощи оператора присваивания переменной могут присваиваться константы и выражения, значения переменных любого типа.

Как только в программе встречается переменная, для неё в памяти отводится место. Оператор присваивания помещает значение переменной или значение выражения в отведённое место.

Если в процессе выполнения программы встречается пере присваивание (т.е. та же самая переменная принимает другое значение), то старое значение переменной стирается, на свободное место записывается новое значение. Команда присваивания позволяет лучше понять смысл слова переменная (т.е. меняющая своё значение по ходу программы).

Выражение может быть арифметическим, логическим или литерным. Важно, чтобы тип величины был согласован с видом выражения.

Арифметические выражения должны быть записаны в так называемой линейной записи согласно следующим правилам:

  • выражение должно быть записано в виде линейной цепочки символов;
  • используемые операции приведены в таблице:
Название операции Форма записи
Сложение x + y
Вычитание x - y
Умножение x * y
Деление x / y
  • нельзя опускать знаки операций, например писать 5b. Для записи произведения чисел 5 и b надо писать 5*b;
  • аргументы функций (sin, cos и др.) как и аргументы вспомогательных алгоритмов, записываются в круглых скобках, например sin(x), cos(4*x).

Порядок выполнения операций

Порядок выполнения операций при вычислении арифметических выражений можно регулировать при помощи скобок по обычным правилам. Там, где скобки отсутствуют, ЭВМ выполняет операции в следующем порядке:

  • вычисляет значение всех алгоритмов-функций и стандартных функций;
  • выполняет справа налево все операции возведения в степень;
  • выполняет слева направо все операции умножения и деления;
  • выполняет слева направо все операции сложения и вычитания.

Пример:

Program Summa2;

{Задача. Вычислить сумму двух чисел и вывести на экран.}

Var

number1, {переменная для хранения первого числа}

number2, {переменная для хранения второго числа}

rezult : integer; {переменная для хранения результата вычисления}

Begin {Начало программы}

number1 := 3; {присваиваем переменной number1 значение 3}

number2 := 4; {присваиваем переменной number2 значение 4}

{складываем значения переменных number1 и number2 и результат присваиваем переменной rezult }

rezult := number1 + number2;

Write (number1, '+', number2,'=',rezult); {вывод примера на экран}

End. {Конец программы}

В нашем случае сначала переменной number1 присваивается значение равное 3 и переменной number2 присваивается значение равное 4, затем вычисляется значение выражения (number1 + number2) и оно присваивается переменной rezult. Сумма чисел посчитана.

Теперь надо вывести ее значение на экран. Для этого используют оператор Write – записать (вывести) на экран значение переменной, записанной в скобках. В нашем случае значение переменной number1, затем символ + , далее значение переменной number2, символ = и, наконец, значение результата rezult.

И, наконец, в конце раздела операторов стоит служебное слово End, после которого стоит точка.

Источник: www.pascal-c.ru

Pascal - структура программы

Структура программы на языке Турбо Паскаль

Программы на языке Турбо Паскаль имеют блочную структуру:

1. Блок типа PROGRAM – имеет имя, состоящее только из латинских букв и цифр. Его присутствие не обязательно, но рекомендуется записывать для быстрого распознавания нужной программы среди других листингов.

2. Программный блок, состоящий в общем случае из 7 разделов:

  • раздел описания модулей (uses);
  • раздел описания меток (label);
  • раздел описания констант (const);
  • раздел описания типов данных (type);
  • раздел описания переменных (var);
  • раздел описания процедур и функций;
  • раздел описания операторов.

Общая структура программы на языке Турбо Паскаль следующая:

Рrogram ИМЯ..; {заголовок программы в среде Турбо Паскаль}
Uses ...; {раздел описания модулей}
Var ..; {раздел объявления переменных}
 ...

Begin

{начало исполнительной части программы}
 ...

...

{последовательность операторов}
End. {конец программы}

 

Пример работающей программы на языке Турбо Паскаль:

Program first;

Uses Crt;

Var a : string;

BEGIN

a := "Привет!";

writeln(a);

END.

 

Источник: www.pascal-c.ru

История языков

История развития языков программирования

Вам уже известно, что алгоритм, записанный на языке программирования, называется программой. А что же мы понимаем под языком программирования?

Язык программирования - это совокупность набора символов (алфавит) системы, правил образования (синтаксис) и истолкования конструкций из символов (семантика) для задания алгоритмов с использованием символов естественного языка.

Именно для удобного решения задач с помощью ЭВМ искусственно и создавались языки программирования. Естественным же языком, который "понимает" компьютер, является машинный.

Машинный язык - это такой язык, который компьютер воспринимает непосредственно, то есть это язык машинных команд данной модели компьютера. А мы уже знаем, что ЭВМ "понимают" только язык двоичных знаков: нулей и единиц.

Процесс описания конкретного алгоритма на языке машинных команд называется программированием в машинных кодах. Для выполнения этой работы программист должен знать коды всех машинных операций, назначение и особенности применения каждой из них, а также помнить адреса конкретных ячеек памяти, хранящие те или иные операции.

Процесс разработки такой программы чрезвычайно трудоемок и непроизводителен. Поэтому для своего облегчения программисты придумали язык, переводящий символические имена в машинные коды. Ведь гораздо легче запомнить какое-то ключевое слово, чем соответствующий ему двоичный код. Такие программы, работающие с помощью мнемонических (символьных) обозначений, называют ассемблерами. Они и сейчас находят широкое применение, особенно при разработке эффективных, быстродействующих программ. Именно такие машинные и полумашинные языки программирования относят к языкам низкого уровня. Их еще называют машинно-ориентированными языками (сюда относят и автокод).

В 1955 г. появился первый язык высокого уровня. Программы, написанные на таком языке, представляли собой набор уже не отдельных машинных команд, а более крупных элементов, называемых операторами данного языка. На языке высокого уровня исходная программа состояла из последовательности операторов.

Именно такие языки и ориентированы на описание алгоритмов. Поэтому их еще называют алгоритмическими языками.

Все алгоритмические языки отличаются прежде всего наглядной формой реализации алгоритма в виде программы, поскольку используют привычную математическую символику и ограниченный набор понятных ключевых слов. Основным достоинством алгоритмических языков является их универсальность, то есть независимость от конкретного типа машин (машинно-независимые языки).

Поскольку машина "понимает" только свой машинный язык, программа на алгоритмическом языке перед выполнением переводится на этот язык с помощью специальной программы транслятора, название которой происходит от английского слова translator (переводчик). В программе трансляторе "заложены" все правила алгоритмического языка и способы преобразования различных его конструкции на машинный язык.

Существуют два способа трансляции:

1. Интерпретация (Interpretation) - метод выполнения в ЭВМ программы, заданной на языке программирования, при котором инструкция исходной программы переводится и сразу выполняется.

2. Компиляция (Compile - собирать) - метод выполнения в ЭВМ программы, но не сразу, а лишь тогда, когда собран перевод всего текста программы.

Разницу между компиляцией и интерпретацией можно выяснить с помощью аналогии. Фармацевты в аптеке приготовляют микстуру по старинному рецепту, написанному на латыни. Есть два пути: можно сначала перевести (скомпилировать) рецепт на родной язык и лишь затем готовить лекарство на родном языке. А можно, по мере чтения перевода рецепта, сразу готовить лекарство, но не записывать сам текст перевода (т.е. только интерпретировать). В последнем случае мы не получим текста рецепта на родном языке. А можно, по мере чтения перевода рецепта, сразу готовить лекарство, но не записывать сам текст перевода (т.е. только интерпретировать). В последнем случае мы не получим текста рецепта на родном языке, а сразу получим микстуру, правда, если лекарство нужно готовить несколько раз, рецепт придется переводить многократно.

Интерпретация используется в простых языках, где требуется несложная трансляция (Бейсик), или там, где компиляция слишком сложна или даже невозможна (язык ЛИСП). Часто используют оба эти способа совместно: интерпретатор - для отладки и компилятор - для трансляции отлаженной программы.

Работа с программой, написанной на алгоритмическом языке, очень упрощается за счет относительной простоты написания программы, удобной читаемости, возможности ее подкорректировать. Однако при этом всплывают и недостатки: требуется дополнительное время на трансляцию и дополнительная память для размещения транслятора.

Итак, в 1955 году увидел свет первый алгоритмический язык Фортран. Он использовался для решения научно-технических и инженерных задач. Слово "Фортран" образовано от начальных слогов английских слов - formula translator (переводчик формул). Он был разработан сотрудниками фирмы IBM под руководством Джона Бэкуса. Основным назначением этого языка является программирование численных расчетов на ЭВМ.

Как и многие естественные языки (украинский, русский, английский и т.д.), Фортан (и другие языки) имеет много "диалектов" (их называют версиями), различающихся правилами записи некоторых команд, но по сути одинаковых.

За прошедшие годы было много новых версий языка Фортан. Он все время менялся и развивался. Одна из последних версий - Фортран-77. Благодаря простоте и тому, что этим языком написаны большие библиотеки программ, Фортран и в наши дни является одним из самых распространенных в мире языков программирования.

Затем в 1960 г. появился Алгол (Algoritmic language - алгоритмический язык), также ориентированный на научное применение, в него было введено множество новых понятий, подхваченных позднейшими языками, например, понятие блочной структуры.

Также при поддержке фирмы IBM появился язык Кобол (Cobol - сокращенное от английских слов Comnon business oriented language - общепринятый деловой ориентированный язык). Он был ориентирован на решение экономических задач, а точнее - на обработку информации.

Язык Бейсик (Basic - beginners all-parpouse sumbolic instraction code, что в переводе с английского означает "многоцелевой язык символических инструкций для начинающих") был разработан профессорами Дартмутского колледжа (СИГА) Т. Куртцем и Дж. Кемени в 1965 году для обучения студентов, незнакомых с вычислительной техникой. Этот язык, напоминающий Фортран, но более простой, быстро стал очень популярным. Особенно его популярность повысилась благодаря "взрыву микроинформатики" - появлению персональных микрокомпьютеров, где Бейсик стал основным языком программирования.

Достоинствами Бейсика являются удобные средства ввода, отладки и испытания программ, а также возможность доступа ко всем основным ресурсам компьютера. Его отличает простота конструкций и возможность осуществления диалогового режима работы с ЭВМ.

Вместе с тем Бейсик имеет и ряд недостатков. Это прежде всего отсутствие явных ограничений на составление запутанных программ (этот недостаток присущ и Фортрану). Его оператор Goto при бездумном применении сильно запутывает программу и порой делает ее совсем непонятной с точки зрения логики выполнения. Кроме того, программы на языке Бейсик обычно выполняются относительно медленно, поскольку ЭВМ применяют, как правило, не компиляторы, а интерпретаторы языка.

Но последние диалекты языка Бейсик все больше устраняют перечислен­ные недостатки и приближают его к языку Паскаль и другим процедурным языкам (т.е. основанным па понятиях алгоритмов, программ, инструкции).

С его помощью можно решать достаточно сложные задачи. Например, так называемая версия расширенного Бейсика, имеющая матричные операции, позволяет с помощью одного оператора преобразовывать большие таблицы (матрицы). Есть версии Бейсика, работающие в режиме компиляции, что значительно ускоряет прогон программ, написанных на этом языке.

Итак, простота, совмещенная с мощными инструментальными возможностями, а также наличие у всех без исключения персональных ЭВМ интерпретатора этого языка, делают его самым распространенным среди начинающих пользователей ЭВМ.

В 1967-1968 гг. появился язык PL/1 (Programming language - универсальный программно-ориентированный). Он также был создан на фирме IBM, но уже в качестве универсального языка программирования. Этот язык, как языки программирования СИ, Ада и Паскаль, может использоваться как для научных задач, так и для задач управления. Он очень мощный, но и очень сложный, используется лишь в высших учебных заведениях и научно-исследовательских центрах.

В 1970 г. профессор Никлаус Вирт создал в Цюрихском политехническом университете язык Паскаль (Pascal). Создатель языка назвал его в честь Блеза Паскаля первого конструктора устройства, которое теперь относится к классу цифровых вычислительных машин. Он создавался как язык, который, с одной стороны, был бы хорошо приспособлен для обучения программированию, а с другой - давал бы возможность эффективно решать самые разнообразные задачи на современных ЭВМ. При создании этого языка Вирт большое внимание уделял хорошему стилю программирования (так называемое структурное программирование), благодаря которому конструкции Паскаля позволяют писать надежные, легко проверяемые программы с ясной и четкой структурой.

В 1980 г. появился язык Ада. Назван он в память об Аде Лавлейс - дочери английского поэта Лорда Байрона, первой программистки в истории вычислительной техники. Он был создан во Франции по заказу американского министерства обороны как универсальный язык программирования. Это самый новый и самый мощный из языков программирования, он унаследовал качества языков Паскаль и Алгол-68 и дополнительно приобрел многие другие качества: системное программирование, параллельность и т.д.

Языки Лисп (List procssing language - язык обработки списков), разработанный американским профессором Джоном Маккарти в 1961 г., и Пролог (Prolog - programmation en logique - логическое программирование), разработанный Колмероэ и другими учеными университета Люммини во Франции в 1973 г., - это основные языки для задач, связанных с искусственным интеллектом. Липс оперирует списками (цепная последовательность элементов), а Пролог - деревьями (логическими разветвлениями).

Работая в среде данных языков, компьютер решает задачу, а программист лишь ее формулирует. ЭВМ пробегает все рабочее пространство в поисках решения специальным способом, но зато полностью исчерпывающим (возможен обратный ход).

Существует огромное множество специализированных языков, позволяющих эффективно решать задачи в некоторых областях: моделирования (языки Симула, Симкрит и GPSS), управления аппаратурой (ФОРТ), для написания системных программ (СИ), написания баз данных (Кодасил), обучения программированию (Лого, Робик, алгоритмический язык А.П.Ершова) и другие.

Но в целом эволюция машинных языков происходит в направлении естественного языка - идеальное решение, состоящее в том, что пользователю надо будет только сформулировать задачу на естественном языке, а все остальное сделает компьютер. Конечно, в настоящее вре­мя это всего лишь мечта, но тем не менее языки последних поколений более близки к языку человеческих рассуждений..

Источник: www.pascal-c.ru

Языки программирования

Языки программирования (углубленный материал)

(Метериал написан давно, но не потерял своей актуальности)

1. Введение

Язык формирует наш способ мышления и определяет то, о чем мы можем мыслить.
Б.Л. Ворф

 

Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов – языков программирования. Смысл появления такого языка – оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, превращает данный набор в алгоритм.

Язык программирования служит двум связанным между собой целям: он дает программисту аппарат для задания действий, которые должны быть выполнены, и формирует концепции, которыми пользуется программист, размышляя о том, что делать. Первой цели идеально отвечает язык, который настолько "близок к машине", что всеми основными машинными аспектами можно легко и просто оперировать достаточно очевидным для программиста образом. Второй цели идеально отвечает язык, который настолько "близок к решаемой задаче", чтобы концепции ее решения можно было выражать прямо и коротко.

Связь между языком, на котором мы думаем/программируем, и задачами и решениями, которые мы можем представлять в своем воображении, очень близка. По этой причине ограничивать свойства языка только целями исключения ошибок программиста в лучшем случае опасно. Как и в случае с естественными языками, есть огромная польза быть, по крайней мере, двуязычным. Язык предоставляет программисту набор концептуальных инструментов, если они не отвечают задаче, то их просто игнорируют. Например, серьезные ограничения концепции указателя заставляют программиста применять вектора и целую арифметику, чтобы реализовать структуры, указатели и т.п. Хорошее проектирование и отсутствие ошибок не может гарантироваться чисто за счет языковых средств.

Может показаться удивительным, но конкретный компьютер способен работать с программами, написанными на его родном машинном языке. Существует почти столько же разных машинных языков, сколько и компьютеров, но все они суть разновидности одной идей простые операции производятся со скоростью молнии на двоичных числах.

Персональные компьютеры IBM используют машинный язык микропроцессоров семейства 8086, т.к. их аппаратная часть основывается именно на данных микропроцессорах.

Можно писать программы непосредственно на машинном языке, хотя это и сложно. На заре компьютеризации (в начале 1950-х гг.), машинный язык был единственным языком, большего человек к тому времени не придумал. Для спасения программистов от сурового машинного языка программирования, были созданы языки высокого уровня (то есть немашинные языки), которые стали своеобразным связующим мостом между человеком и машинным языком компьютера. Языки высокого уровня работают через трансляционные программы, которые вводят "исходный код" (гибрид английских слов и математических выражений, который считывает машина), и в конечном итоге заставляет компьютер выполнять соответствующие команды, которые даются на машинном языке. Существует два основных вида трансляторов:

  • интерпретаторы, которые сканируют и проверяют исходный код в один шаг;
  • компиляторы, которые сканируют исходный код для производства текста программы на машинном языке, которая затем выполняется отдельно.

1.1. Интерпретаторы

Одно, часто упоминаемое преимущество интерпретаторной реализации состоит в том, что она допускает "непосредственный режим". Непосредственный режим позволяет вам задавать компьютеру задачу вроде PRINT 3.14159*3/2.1 и возвращает вам ответ, как только вы нажмете клавишу ENTER (это позволяет использовать компьютер стоимостью 3000 долларов в качестве калькулятора стоимостью 10 долларов). Кроме того, интерпретаторы имеют специальные атрибуты, которые упрощают отладку. Можно, например, прервать обработку интерпретаторной программы, отобразить содержимое определенных переменных, бегло просмотреть программу, а затем продолжить исполнение.

Больше всего программистам нравится в интерпретаторах возможность получения быстрого ответа. Здесь нет необходимости в компилировании, так как интерпретатор всегда готов для вмешательства в вашу программу. Введите RUN и результат вашего самого последнего изменения оказывается на экране.

Однако интерпретаторные языки имеют недостатки. Необходимо, например, иметь копию интерпретатора в памяти все время, тогда как многие возможности интерпретатора, а следовательно и его возможности могут не быть необходимыми для исполнения конкретной программы.

Слабо различимым недостатком интерпретаторов является то, что они имеют тенденцию отбивать охоту к хорошему стилю программирования. Поскольку комментарии и другие формализуемые детали занимают значительное место программной памяти, люди стремятся ими не пользоваться. Дьявол менее яростен, чем программист, работающий на интерпретаторном Бейсике, пытающийся получить программу в 120К в памяти емкостью 60К. но хуже всего то, что интерпретаторы тихоходны. Ими затрачивается слишком много времени на разгадывание того, что делать, вместо того чтобы заниматься действительно делом.

При исполнении программных операторов, интерпретатор должен сначала сканировать каждый оператор с целью прочтения его содержимого (что этот человек просит меня сделать?), а затем выполнить запрошенную операцию. Операторы в циклах сканируются излишне много.

Рассмотрим программу: на интерпретаторном Бэйсике

10 FOR N=1 TO 1000

20 PRINT N,SQR(N)

30 NEXT N

при первом переходе по этой программе Бейсик-Интерпретатор должен разгадать что означает строка 20:

  1. преобразовать числовую переменную N в строку
  2. послать строку на экран
  3. переместить в следующую зону печати
  4. вычислить квадратный корень из N
  5. преобразовать результат в строку
  6. послать строку на экран

При втором проходе цикла все это разгадывание повторяется снова, так как абсолютно забыты все результаты изучения этой строки какую-то миллисекунду тому назад. И так во всех следующих 998 проходах. Совершенно очевидно, что если вам удалось каким-то образом отделить фазу сканирования/понимания от фазы исполнения вы имели бы более быструю программу. И это как раз то, для чего существуют компиляторы.

1.2. Компиляторы

Компилятор – это транслятор текста на машинный язык, который считывает исходный текст. Он оценивает его в соответствии с синтаксической конструкцией языка и переводит на машинный язык. Другими словами, компилятор не исполняет программы, он их строит. Интерпретаторы невозможно отделить от программ, которые ими прогоняются, компиляторы делают свое дело и уходят со сцены. При работе с компилирующим языком, таким как Турбо-Бейсик, вы придете к необходимости мыслить о ваших программах в признаках двух главных фаз их жизни: периода компилирования и периода прогона. Большинство программ будут прогоняться в четыре-десять раз быстрее их интерпретаторных эквивалентов. Если вы поработаете над улучшением, то сможете достичь 100-кратного повышения быстродействия. Оборотная сторона монеты состоит в том, что программы, расходующие большую часть времени на возню с файлами на дисках или ожидание ввода, не смогут продемонстрировать какое-то впечатляющее увеличение скорости.

2. Классификация языков программирования

2.1. Машинно-ориентированные языки

Машинно-ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно-ориентированные языки позволяют использовать все возможности и особенности Машинно-зависимых языков:

  • высокое качество создаваемых программ (компактность и скорость выполнения);
  • возможность использования конкретных аппаратных ресурсов;
  • предсказуемость объектного кода и заказов памяти;
  • для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ;
  • трудоемкость процесса составления программ (особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок;
  • низкая скорость программирования;
  • невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов.

Машинно-ориентированные языки по степени автоматического программирования подразделяются на классы.

2.1.1. Машинный язык

Как уже упоминалось в введении, отдельный компьютер имеет свой определенный Машинный язык (далее МЯ), ему предписывают выполнение указываемых операций над определяемыми ими операндами, поэтому МЯ является командным. Однако, некоторые семейства ЭВМ (например, ЕС ЭВМ, IBM/370/ и др.) имеют единый МЯ для ЭВМ разной мощности. В команде любого из них сообщается информация о местонахождении операндов и типе выполняемой операции.

В новых моделях ЭВМ намечается тенденция к повышению внутренних языков машинно-аппаратным путем реализовывать более сложные команды, приближающиеся по своим функциональным действиям к операторам алгоритмических языков программирования.

2.1.2. Языки Символического Кодирования

Продолжим рассказ о командных языках, Языки Символического Кодирования (далее ЯСК), так же, как и МЯ, являются командными. Однако коды операций и адреса в машинных командах, представляющие собой последовательность двоичных (во внутреннем коде) или восьмеричных (часто используемых при написании программ) цифр, в ЯСК заменены на символы (идентификаторы), форма написания которых помогает программисту легче запоминать смысловое содержание операции. Это обеспечивает существенное уменьшение числа ошибок при составлении программ.

Использование символических адресов – первый шаг к созданию ЯСК. Команды ЭВМ вместо истинных (физических) адресов содержат символические адреса. По результатам составленной программы определяется требуемое количество ячеек для хранения исходных промежуточных и результирующих значений. Назначение адресов, выполняемое отдельно от составления программы в символических адресах, может проводиться менее квалифицированным программистом или специальной программой, что в значительной степени облегчает труд программиста.

2.1.3. Автокоды

Есть также языки, включающие в себя все возможности ЯСК, посредством расширенного введения макрокоманд - они называются Автокоды.

В различных программах встречаются некоторые достаточно часто использующиеся командные последовательности, которые соответствуют определенным процедурам преобразования информации. Эффективная реализация таких процедур обеспечивается оформлением их в виде специальных макрокоманд и включением последних в язык программирования , доступный программисту. Макрокоманды переводятся в машинные команды двумя путями – расстановкой и генерированием. В постановочной системе содержатся «остовы» - серии команд, реализующих требуемую функцию, обозначенную макрокомандой. Макрокоманды обеспечивают передачу фактических параметров, которые в процессе трансляции вставляются в «остов» программы, превращая её в реальную машинную программу.

В системе с генерацией имеются специальные программы, анализирующие макрокоманду, которые определяют, какую функцию необходимо выполнить и формируют необходимую последовательность команд, реализующих данную функцию.

Обе указанных системы используют трансляторы с ЯСК и набор макрокоманд, которые также являются операторами автокода.

Развитые автокоды получили название Ассемблеры. Сервисные программы и пр., как правило, составлены на языках типа Ассемблер. Более полная информация об языке Ассемблера см. ниже.

2.1.4. Макрос

Язык, являющийся средством для замены последовательности символов описывающих выполнение требуемых действий ЭВМ на более сжатую форму - называется Макрос (средство замены).

В основном, Макрос предназначен для того, чтобы сократить запись исходной программы. Компонент программного обеспечения, обеспечивающий функционирование макросов, называется макропроцессором. На макропроцессор поступает макроопределяющий и исходный текст. Реакция макропроцессора на вызов-выдача выходного текста.

Макрос одинаково может работать, как с программами, так и с данными.

2.2. Машинно-независимые языки

Машинно-независимые языки – это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке. Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ и ВС.

Подобные языки получили название высокоуровневых языков программирования. Программы, составляемые на таких языках, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языка(задачи, сегменты, блоки и т.д.). Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на МЯ.

Таким образом, командные последовательности (процедуры, подпрограммы), часто используемые в машинных программах, представлены в высокоуровневых языках отдельными операторами. Программист получил возможность не расписывать в деталях вычислительный процесс на уровне машинных команд, а сосредоточиться на основных особенностях алгоритма.

2.2.1. Проблемно-ориентированные языки

С расширением областей применения вычислительной техники возникла необходимость формализовать представление постановки и решение новых классов задач. Необходимо было создать такие языки программирования, которые, используя в данной области обозначения и терминологию, позволили бы описывать требуемые алгоритмы решения для поставленных задач, ими стали проблемно – ориентированные языки. Эти языки, языки ориентированные на решение определенных проблем, должны обеспечить программиста средствами, позволяющими коротко и четко формулировать задачу и получать результаты в требуемой форме.

Проблемных языков очень много, например:

  • Фортран, Алгол – языки, созданные для решения математических задач;
  • Simula, Слэнг - для моделирования;
  • Лисп, Снобол – для работы со списочными структурами.

2.2.2. Универсальные языки

Универсальные языки были созданы для широкого круга задач: коммерческих, научных, моделирования и т.д. Первый универсальный язык был разработан фирмой IBM, ставший в последовательности языков Пл/1. Второй по мощности универсальный язык называется Алгол-68. Он позволяет работать с символами, разрядами, числами с фиксированной и плавающей запятой. Пл/1 имеет развитую систему операторов для управления форматами, для работы с полями переменной длины, с данными организованными в сложные структуры, и для эффективного использования каналов связи. Язык учитывает включенные во многие машины возможности прерывания и имеет соответствующие операторы. Предусмотрена возможность параллельного выполнение участков программ.

Программы в Пл/1 компилируются с помощью автоматических процедур. Язык использует многие свойства Фортрана, Алгола, Кобола. Однако он допускает не только динамическое, но и управляемое и статистическое распределения памяти.

2.2.3. Диалоговые языки

Появление новых технических возможностей поставило задачу перед системными программистами – создать программные средства, обеспечивающие оперативное взаимодействие человека с ЭВМ их назвали диалоговыми языками.

Эти работы велись в двух направлениях. Создавались специальные управляющие языки для обеспечения оперативного воздействия на прохождение задач, которые составлялись на любых раннее неразработанных (не диалоговых) языках. Разрабатывались также языки, которые кроме целей управления обеспечивали бы описание алгоритмов решения задач.

Необходимость обеспечения оперативного взаимодействия с пользователем потребовала сохранения в памяти ЭВМ копии исходной программы даже после получения объектной программы в машинных кодах. При внесении изменений в программу с использованием диалогового языка система программирования с помощью специальных таблиц устанавливает взаимосвязь структур исходной и объектной программ. Это позволяет осуществить требуемые редакционные изменения в объектной программе.

Одним из примеров диалоговых языков является Бэйсик. Бэйсик использует обозначения подобные обычным математическим выражениям. Многие операторы являются упрощенными вариантами операторов языка Фортран. Поэтому этот язык позволяет решать достаточно широкий круг задач.

2.2.4. Непроцедурные языки

Непроцедурные языки составляют группу языков, описывающих организацию данных, обрабатываемых по фиксированным алгоритмам (табличные языки и генераторы отчетов), и языков связи с операционными системами.

Позволяя четко описывать как задачу, так и необходимые для её решения действия, таблицы решений дают возможность в наглядной форме определить, какие условия должны быть выполнены прежде чем переходить к какому-либо действию. Одна таблица решений, описывающая некоторую ситуацию, содержит все возможные блок-схемы реализаций алгоритмов решения.

Табличные методы легко осваиваются специалистами любых профессий.

Программы, составленные на табличном языке, удобно описывают сложные ситуации, возникающие при системном анализе.

3. Развитие языков прграммирования

3.1 Ассемблер

Язык Ассемблера – это символическое представление машинного языка. Он облегчает процесс программирования по сравнению с программированием в машинных кодах.

Программисту не обязательно употреблять настоящие адреса ячеек памяти с размещенными в них данными, участвующими в операции, и вычисляемые результаты, а также адреса тех команд, к которым программа не обращается.

Некоторые задачи, например, обмен с нестандартными устройствами обработки данных сложных структур невозможно решить с помощью языков программирования высокого уровня. Это под силу ассемблеру.

В принципе, язык Ассемблер является машинным языком. И программист реализующий какую-либо задачу на языках высокого уровня, с помощью Ассемблера может определить осмыслено ли решение данной задачи, с точки зрения использования ЭВМ.

Умение разобраться в распечатке языка ассемблера дает возможность облегчить поиск ошибок в программах, так как некоторые языки являются компиляторами (см. п. 1.2.).

3.2. Лисп

Один из самых старых языков программирования Фортран был создан в 50-х гг. нашего века. Фортран и подобные ему языки программирования (Алгол, ПЛ/1) предназначались для решения вычислительных задач, возникающих в математике, физике, инженерных расчетах, экономике и т.п. Эти языки в основном работают с числами.

Второй старейший язык программирования Лисп (List Information Symbol Processing), Дж. Маккарти в 1962 г. скорее для работы со строками символов, нежели для работы с числами. Это особое предназначение Лиспа открыло для программистов новую область деятельности, известную ныне, как «искусственный интеллект». В настоящее время Лисп успешно применяется в экспертных системах, системах аналитических вычислений и т.п.

Обширность области возможных приложений Лиспа вызвала появление множества различных диалектов Лиспа. Это легко объяснимо: применение Лиспа для понимания естественного языка требует определенного набора базисных функций, отличных, например, от используемого в задачах медицинской диагностики.

Существование множества различных диалектов Лиспа привело к созданию в начале 80-х гг. Common LISP Комитета, который должен был выбрать наиболее подходящий диалект Лиспа и предложить его в качестве основного. Этот диалект, выбранный Комитетом в 1985г., получил название Common LISP . В дальнейшем он был принят в университетах США, а также многими разработчиками систем искусственного интеллекта, в качестве основного диалекта языка Лисп.

Язык программирования Лисп существенно отличается от других языков программирования, таких, как Паскаль, Си и т.п. Работа с символами и работа с числами как с основными элементами требует разных способов мышления.

Первоначально Лисп был задуман как теоретическое средство для рекурсивных построений, а сегодня он превратился в мощное средство, обеспечивающее программиста разнообразной поддержкой, позволяющей ему быстро строить прототипы весьма и весьма серьезных систем.

Профессор Массачусетского технологического института Дж. Самман заметил, что математическая ясность и предельная четкость Лиспа – это еще не все. Главное – Лисп позволяет сформулировать и запомнить «идиомы», столь характерные для проектов по искусственному интеллекту.

3.3. Фортран

Одним из первых и наиболее удачных компиляторов стал язык Фортран, разработанный фирмой IBM. Профессор Дж. Букс и группа американских специалистов в области программирования в 1954 году опубликовало первое сообщение о языке. Дословно, название языка FORmulae TRANslation –преобразование формул.

Среди причин долголетия Фортрана (а он один из самых распространенных языков в мире), можно отметить простую структуру, как самого Фортрана, так и предназначенных для него трансляторов. Программа на Фортране записывается в последовательности предложений или операторов (описание некоего преобразования информации), и оформляется по определенным стандартам. Эти стандарты накладывают ограничения, в частности, на форму записи и расположения частей оператора в строке бланка для записи операторов. Программа, записанная на Фортране, представляет собой один или несколько сегментов (подпрограмм) из операторов. Сегмент, управляющий работой всей программы в целом, называется основной программой.

Фортран был задуман для использования в сфере научных и инженерно-технических вычислений. Однако на этом языке легко описываются задачи с разветвленной логикой (моделирование производственных процессов, решение игровых ситуаций и т.д.), некоторые экономические задачи и особенно задачи редактирования (составление таблиц, сводок, ведомостей и т.д.).

Модификация языка Фортран, появившиеся в 1958 году, получила название Фортран II и содержала понятие подпрограммы и общих переменных для обеспечения связи между сегментами.

К 1962 году относится появление языка, известного под именем Фортран IV и ставшего наиболее употребительным в настоящее время. К этому же времени относится и начало деятельности комиссии при Американской Ассоциации Стандартов (ASA), которая выработала к 1966 году два стандарта – языки Фортран и базисный (основной) Фортран (Basic FORTRAN). Эти языки приблизительно соответствуют модификациям IV и II, однако базисный Фортран является подмножеством Фортрана, в то время, как Фортран II таковым для Фортрана IV не является. Язык Фортран до сих пор продолжает развиваться и совершенствоваться, оказывая влияние на создание и развитие других языков. Например, Фортран заложен в основу Basic – диалогового языка, очень популярного для решения небольших задач, превосходного языка для обучения навыкам использования алгоритмических языков в практике программирования. Разработан этот язык – Beginner’s All –purpose Symbolic Instruction Code – группой сотрудников Вычислительного центра Дармутского колледжа, штат Нью-Хемпшир созданный в 19…. . Но это уже следующий язык.

3.4. Бейсик

Как знаменитые гамбургеры, бейсбол и баскетбол, Бейсик - это продукт Новой Англии. Созданный в 1964г., как язык обучения программированию. Бейсик является общепринятым акронимом от"Beginner's All-purpose Symbolic Insruction Code" (BASIC) - Многоцелевой Символический Обучающий Код для Начинающих".

Вскоре как обучаемые, так и авторы программ обнаружили, что Бейсик может делать практически все то, что делает скучный неуклюжий Фортран. А так как Бейсику было легко обучиться и легко с ним работать, программы на нем писались обычно быстрее, чем на Фортране. Бейсик был также доступен на персональных компьютерах, обычно он встроен в ПЗУ. Так Бейсик завоевал популярность. Интересно, что спустя 20 лет после изобретения Бейсика, он и сегодня самый простой для освоения из десятков языков общецелевого программирования, имеющихся в распоряжении любителей программирования. Более того, он прекрасно справляется с работой.

Несмотря на высказывания снобов - сторонников языков Си и Паскаля, Бейсик считается деловым языком, снабженным мощными средствами решения специфических задач, которые обычно большинство пользователей решают при помощи небольших компьютеров, а именно: работая с файлами и выводя текстовое и графическое изображение на экране дисплея.

Несмотря на отдельные недостатки Бейсика, никто не будет отрицать, что Кемени и Куртс достигли основной цели: сделать программирование доступнее для большего числа людей.

Исторически Бейсик обычно реализовался как интерпретатор (знакомым изомером является сам интерпретаторный Бейсик). Причинами перехода от любительского уровня к профессиональному являются многочисленные расширения классической версии языка: возможность отключения нумерации строк, многостроковые структурированные программные конструкции, структуры типа "запись", поименованные подпрограммы с параметрами и локальные переменные.

Более того, с появлением транслятора QuickBasic фирмы Microsoft разработчики получили возможность строить на Бейсике приложения из раздельно откомпилированных модулей, некоторые из которых могут быть написаны на других языках. Теперь, как и в случае других ведущих языков программирования, разработчик имеет выбор из нескольких промышленных библиотек подпрограмм, которые содержат готовые решения для распространенных задач программирования.

3.5. Рефал

Несомненно надо рассказать и о некоторых языках программирования созданных у нас на родине. Один из таких языков является Рефал, разработанный у нас в России (СССР), в 1966г. ИПМ АН СССР. Этот язык прост и удобен для описания манипуляций над произвольными текстовыми объектами.

Рефал широко применяется при разработке трансляторов с алгоритмических языков как универсальных и проблемно – ориентированных, так и автокодов. Кроме использования в задачах трансляции, Рефал имеет такие важные сферы применения, как машинное выполнение громоздких аналитических выкладок в теоретической физике и прикладной математике; проектирование «умных» информационных систем, осуществляющих нетривиальную логическую обработку информации; машинное доказательство теорем; моделирование целенаправленного поведения; разработка диалоговых обучающих систем; исследования в области искусственного интеллекта и т.п.

Программирование на Рефале имеет специфику, связанную, прежде всего, с тем, что Рефал является языком функционального типа в отличие от обычных операторных языков типа Алгол, Фортран и т.д.. Если программа на операторных языках – ни что иное, как совокупность приказов-операторов, то программа на Рефале представляет собой по существу описание связей и отношений между определенными понятиями.

Вследствие того, что в Рефале программист сам определяет структуру обрабатываемой информации, эффективность программы существенно зависит от удачного или неудачного выбора этой структуры. Для задания структур в Рефале используются скобки, а специфика всех реализаций языка такова, что использование скобок резко повышает эффективность выполнения программы. Это достигается с помощью адресного соединения скобок.

Определенной спецификой обладают и переменные типа «выражения» – имеется в виду их способность удлиняться при отождествлении. Правильное использование переменных этого типа также позволяет значительно повысить эффективность Рефал-программы.

3.6. Пролог и Пролог ++

Пролог - это язык, предназначенный для поиска решений. Это декларативный язык, то есть формальная постановка задачи может быть использована для ее решения. Пролог определяет логические отношения в задаче, как отличные от пошагового решения этой задачи.

Центральной частью Пролога являются средства логического вывода, которые решают запросы, используя заданное множество фактов и правил, к которым обращаются как к утверждениям. Пролог также не имеет деления переменных на типы и может динамически добавлять правила и факты к средствам вывода. Таким образом, это гибкий язык, и он более пригоден для объектно-ориентированного расширения, чем язык со строго заданными типами, например, Паскаль. Пролог ++ представляет собой дополнение к стандартному Прологу.

Все свойства языка по-прежнему доступны программистам. Следовательно, Пролог ++ можно отнести к группе гибридных языков, представителями которой считаются Object Pascal и C++. Расширение Пролог ++ поддерживает все свойства, присущие обычно объектно-ориентированным языкам: концепции объектов и классов, единичное и многократное наследование, разбиение на подклассы и передачу сообщений. Поддерживаются также некоторые усовершенствованные свойства, существующие в таких языках, как C++ и Smalltalk, включая общие и частные методы.

Интересным свойством является поддержка в языке программирования с управлением данными. Эта техника, которая может быть еще названа программированием, "управляемым событиями", используется в большинстве языков объектно-ориентированного программирования, особенно в тех, которые разработаны для машин с интерфейсом, управляемым "мышью".

Объектно-ориентированная программа реагирует на события, которые определяют поток управления. В Прологе ++ программирование с управлением данными достигается при помощи концепции демонов. Демон представляет собой объект, методы которого вызываются в случае определенных событий и могут быть таким образом использованы для поддержки программирования с управлением данными.

Сам язык основан на концепции передачи сообщений. Программа на Прологе ++ строится вокруг множества объектов Пролога ++, которые обмениваются сообщениями. В этом смысле Пролог ++ ближе к чистому объектно-ориентированному языку, такому, как Smalltalk, чем C++ или Object Pascal. Определения объектов строятся исходя из вызовов.

Open_Object [имя_объекта] и Close_Object [имя_объекта], а методы определяются практически так же, как в других объектно-ориентированных языках. Для задания наследования можно явным образом указать, какой метод какого объекта должен наследоваться, что является необходимым для многократного наследования.

3.7. Лекс

Лекс – генератор программ лексического анализа. Лексический анализ – это распознавание лексем во входном потоке символов. Предположим, что задано некоторое конечное множество слов (лексем) в некотором языке и некоторое входное слово. Необходимо установить, какой элемент множества (если он существует) совпадает с данным входным словом. Обычно лексический анализ выполняется так называемым лексическим анализатором. Лексический анализатор – это программа. Лексический анализ применяется во многих случаях, например, для построения пакетного редактора или в качестве распознавателя директив в диалоговой программе и т.д. Однако, наиболее важное применение лексического анализатора – это использование его в компиляторе. Здесь лексический анализатор выполняет функцию программы ввода данных.

Лексический анализатор выполняет первую стадию компиляции – читает строки компилируемой программы, выделяет лексемы и передает их на дальнейшие стадии компиляции (грамматический разбор, кодогенерацию и т.д.).

Лексический анализатор распознает тип каждой лексемы и соответствующим образом помечает ее. Например, при компиляции Си-программы могут быть выделены следующие типы лексем: число, идентификатор, оператор, ограничитель и т.д.

Лексический анализатор должен не только выделить лексему, но и выполнить некоторые преобразования. Например, если лексема – число, то его необходимо перевести во внутреннюю (двоичную) форму записи как число с плавающей или фиксированной запятой. А если лексема – идентификатор, то его необходимо разместить в таблице, чтобы в дальнейшем обращаться к нему не по имени, а по адресу в таблице.

Хотя лексический анализ по своей идее прост, тем не менее, эта фаза работы компилятора часто занимает больше времени, чем любая другая. Частично это происходит из-за необходимости просматривать и анализировать исходный текст символ за символом. Иногда даже бывает необходимо вернуть прочитанный символ во входной поток с тем, чтобы повторить просмотр и анализ.

3.8. Cи

Си – это язык программирования общего назначения, хорошо известный своей эффективностью, экономичностью, и переносимостью. Указанные преимущества Си обеспечивают хорошее качество разработки почти любого вида программного продукта. Использование Си в качестве инструментального языка позволяет получать быстрые и компактные программы. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке ассемблера. При этом они имеют лучшую наглядность и их более просто сопровождать. Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру языке.

Си – это замечательный язык, и хотя некоторым он не нравится, но все же большинство программистов его любят. На Си вы можете создавать программы, которые делают все, что вы пожелаете. Нет другого такого языка, который бы так же стимулировал к программированию. Создается впечатление, что остальные языки программирования воздвигают искусственные препятствия для творчества, а Си – нет. Использование этого языка позволяет сократить затраты времени на создание работающих программ. Си позволяет программировать быстро, эффективно и предсказуемо. Еще одно преимущество Си заключается в том, что он позволяет использовать все возможности вашей ЭВМ. Этот язык создан программистом для использования другими программистами, чего о других языках программирования сказать нельзя.

3.8.1. Особенности языка Си

Язык Си имеет свои существенные особенности, давайте перечислим некоторые из них:

  1. Си обеспечивает полный набор операторов структурного программирования. Си предлагает необычно большой набор операций. Многие операции Си соответствуют машинным командам, и поэтому допускают прямую трансляцию в машинный код. Разнообразие операций позволяет выбирать их различные наборы для минимизации результирующего кода.

  2. Си поддерживает указатели на переменные и функции. Указатель на объект программы соответствует машинному адресу этого объекта. Посредством разумного использования указателей можно создавать эффективно-выполняемые программы, так как указатели позволяют ссылаться на объекты тем же самым путем, как это делает машина. Си поддерживает арифметику указателей, и тем самым позволяет осуществлять непосредственный доступ и манипуляции с адресами памяти.

  3. В своем составе Си содержит препроцессор, который обрабатывает текстовые файлы перед компиляцией. Среди его наиболее полезных приложений при написании программ на Си являются: определение программных констант, замена вызовов функций аналогичными, но более быстрыми макросами, условная компиляция. Препроцессор не ограничен процессированием только исходных текстовых файлов Си, он может быть использован для любого текстового файла.

  4. Си-гибкий язык, позволяющий принимать в конкретных ситуациях самые разные решения. Тем не менее, Си налагает незначительные ограничения в таких, например, действиях, как преобразование типов. Во многих случаях это является достоинством, однако программисты должны хорошо знать язык, чтобы понимать, как будут выполняться их программы.

3.8.2. Недостатки языка Си:

Также, как и особенностей, в языке Си присутствует куча недостатков. Ведь от них не защищен не один проект, в том числе проект разработки и выполнения программ, на языке Си:

  1. Язык Си предъявляет достаточно высокие требования к квалификации использующего его программиста.

  2. При изучении Си желательно иметь представление о структуре и работе компьютера. Большую помощь и более глубокое понимание идей Си, как языка системного программирования, обеспечат хотя бы минимальное знание языка ассемблер.

  3. Уровень старшинства некоторых операторов не является общепринятым, некоторые синтаксические конструкции могли бы быть лучше.

Тем не менее, как оказалось Си – чрезвычайно эффективный и выразительный язык, пригодный для широкого класса задач.

3.9. Си++

Безусловно, Си++ восходит, главным образом, к Cи. Cи сохранен как подмножество, поэтому сделанного в Cи акцента на средствах низкого уровня достаточно, чтобы справляться с самыми насущными задачами системного программирования. Cи, в свою очередь, многим обязан своему предшественнику BCPL.

Название Си++ - изобретение лета 1983-его. Более ранние версии языка использовались начиная с 1980-ого и были известны как "Cи с Классами". Первоначально язык был придуман потому, что автор хотел написать событийно управляемые модели для чего был бы идеален Simula67, если не принимать во внимание эффективность. "Cи с Классами" использовался для крупных проектов моделирования, в которых строго тестировались возможности написания программ, требующих (только) минимального пространства памяти и времени на выполнение. В "Cи с Классами" не хватало перегрузки операций, ссылок, виртуальных функций и многих деталей. Си++ был впервые введен за пределами исследовательской группы автора в июле 1983-го. Однако тогда многие особенности Си++ были еще не придуманы.

Название Си++ выдумал Рик Масситти. Название указывает на эволюционную природу перехода к нему от Cи. "++" - это операция приращения в Cи. Чуть более короткое имя Cи+ является синтаксической ошибкой, кроме того, оно уже было использовано как имя совсем другого языка. Знатоки семантики Cи находят, что Си++ хуже, чем Cи ++. Названия D язык не получил, поскольку он является расширением Cи и в нем не делается попыток исцелиться от проблем путем выбрасывания различных особенностей.

Си++ - это универсальный язык программирования, задуманный так, чтобы сделать программирование более приятным для серьезного программиста. За исключением второстепенных деталей Си++ является надмножеством языка программирования Cи. Помимо возможностей, которые дает Cи, Си++ предоставляет гибкие и эффективные средства определения новых типов. Используя определения новых типов, точно отвечающих концепциям приложения, программист может разделять разрабатываемую программу на легко поддающиеся контролю части. Такой метод построения программ часто называют абстракцией данных. Информация о типах содержится в некоторых объектах типов, определенных пользователем. Такие объекты просты и надежны в использовании в тех ситуациях, когда их тип нельзя установить на стадии компиляции. Программирование с применением таких объектов часто называют объектно-ориентированным. При правильном использовании этот метод дает более короткие, проще понимаемые и легче контролируемые программы.

Изначально Си++ был разработан, чтобы автору и его друзьям не приходилось программировать на ассемблере, Cи или других современных языках высокого уровня. Основным его предназначением было сделать написание хороших программ более простым и приятным для отдельного программиста. Плана разработки Си++ на бумаге никогда не было. Проект, документация и реализация двигались одновременно. Разумеется, внешний интерфейс Си++ был написан на Си++. Никогда не существовало "Проекта Си++" и "Комитета по разработке Си++". Поэтому Си++ развивался и продолжает развиваться во всех направлениях, чтобы справляться со сложностями, с которыми сталкиваются пользователи, а также в процессе дискуссий автора с его друзьями и коллегами.

В качестве базового языка для Си++ был выбран Cи, потому что он:

  • многоцелевой, лаконичный и относительно низкого уровня;
  • отвечает большинству задач системного программирования;
  • идет везде и на всем;
  • пригоден в среде программирования UNIX.

В Cи есть свои сложности, но в наспех спроектированном языке тоже были бы свои, а сложности Cи нам известны. Самое главное, работа с Cи позволила "Cи с Классами" быть полезным (правда, неудобным) инструментом в ходе первых месяцев раздумий о добавлении к Cи Simula-подобных классов.

Си++ стал использоваться шире, и по мере того, как возможности, предоставляемые им помимо возможностей Cи, становились все более существенными, вновь и вновь поднимался вопрос о том, сохранять ли совместимость с Cи. Ясно, что отказавшись от определенной части наследия Cи можно было бы избежать ряда проблем. Это не было сделано, потому что:

  • есть миллионы строк на Cи, которые могли бы принести пользу в Си++ при условии, что их не нужно было бы полностью переписывать с Cи на Си++;
  • есть сотни тысяч строк библиотечных функций и сервисных программ, написанных на Cи которые можно было бы использовать из или на Си++ при условии, что Си++ полностью совместим с Cи по загрузке и синтаксически очень похож на Cи;
  • есть десятки тысяч программистов, которые знают Cи, и которым, поэтому, нужно только научиться использовать новые особенности Си++, а не заново изучать его основы;
  • поскольку Си++ и Cи будут использоваться на одних и тех же системах одними и теми же людьми, отличия должны быть либо очень большими, либо очень маленькими, чтобы свести к минимуму ошибки и недоразумения.

Позднее была проведена проверка определения Си++, чтобы удостовериться в том, что любая конструкция, допустимая и в Cи, и в Си++, действительно означает в обоих языках одно и то же.

Си++ был развит из языка программирования Cи и за очень немногими исключениями сохраняет Cи как подмножество. Базовый язык, Cи подмножество Си++, спроектирован так, что имеется очень близкое соответствие между его типами, операциями и операторами и компьютерными объектами, с которыми непосредственно приходится иметь дело: числами, символами и адресами. За исключением операций свободной памяти new и delete, отдельные выражения и операторы Си++ обычно не нуждаются в скрытой поддержке во время выполнения или подпрограммах.

Одним из первоначальных предназначений Cи было применение его вместо программирования на ассемблере в самых насущных задачах системного программирования. Когда проектировался Си++, были приняты меры, чтобы не ставить под угрозу успехи в этой области. Различие между Cи и Си++ состоит в первую очередь в степени внимания, уделяемого типам и структурам. Cи выразителен и снисходителен. Си++ еще более выразителен, но чтобы достичь этой выразительности, программист должен уделить больше внимания типам объектов. Когда известны типы объектов, компилятор может правильно обрабатывать выражения, тогда как в противном случае программисту пришлось бы задавать действия с мучительными подробностями. Знание типов объектов также позволяет компилятору обнаруживать ошибки, которые в противном случае остались бы до тестирования. Заметьте, что использование системы типов для того, чтобы получить проверку параметров функций, защитить данные от случайного искажения, задать новые операции и т.д., само по себе не увеличивает расходов по времени выполнения и памяти.

Особое внимание, уделенное при разработке Си++ структуре, отразилось на возрастании масштаба программ, написанных со времени разработки Cи. Маленькую программу (меньше 1000 строк) вы можете заставить работать с помощью грубой силы, даже нарушая все правила хорошего стиля. Для программ больших размеров это не совсем так. Если программа в 10 000 строк имеет плохую структуру, то вы обнаружите, что новые ошибки появляются так же быстро, как удаляются старые. Си++ был разработан так, чтобы дать возможность разумным образом структурировать большие программы таким образом, чтобы для одного человека не было непомерным справляться с программами в 25 000 строк. Существуют программы гораздо больших размеров, однако те, которые работают, в целом, как оказывается, состоят из большого числа почти независимых частей, размер каждой из которых намного ниже указанных пределов.

Естественно, сложность написания и поддержки программы зависит от сложности разработки, а не просто от числа строк текста программы, так что точные цифры, с помощью которых были выражены предыдущие соображения, не следует воспринимать слишком серьезно.

3.9.1. Замечание по проекту языка Си++

Существенным критерием при разработке языка была простота. Там, где возникал выбор между упрощением руководства по языку и другой документации и упрощением компилятора, выбиралось первое. Огромное значение также предавалось совместимости с Cи, это помешало удалить синтаксис Cи.

В Си++ нет типов данных высокого уровня и нет первичных операций высокого уровня. В нем нет, например, матричного типа с операцией обращения или типа строка с операцией конкатенации. Если пользователю понадобятся подобные типы, их можно определить в самом языке. По сути дела, основное, чем занимается программирование на Си++ - это определение универсальных и специально-прикладных типов. Хорошо разработанный тип, определяемый пользователем, отличается от встроенного типа только способом определения, но не способом использования.

Исключались те черты, которые могли бы повлечь дополнительные расходы памяти или времени выполнения. Например, мысли о том, чтобы сделать необходимым хранение в каждом объекте ”хозяйственной” информации, были отвергнуты. Если пользователь описывает структуру, состоящую из двух 16-битовых величин, то структура поместится в 32-битовый регистр.

Си++ проектировался для использования в довольно традиционной среде компиляции и выполнения, среде программирования на Cи в системе UNIX. Средства обработки особых ситуаций и параллельного программирования, требующие нетривиальной загрузки и поддержки в процессе выполнения, не были включены в Си++. Вследствие этого реализация Си++ очень легко переносима. Однако есть полные основания использовать Си++ в среде, где имеется гораздо более существенная поддержка. Такие средства, как динамическая загрузка, пошаговая трансляция и база данных определений типов могут с пользой применяться без воздействия на язык.

4. Заключение

Изобретение языка программирования высшего уровня позволило нам общаться с машиной, понимать её (если конечно Вам знаком используемый язык), как понимает американец немного знакомый с русским языком древнюю азбуку Кириллицы. Проще говоря, мы в нашем развитии науки программирования пока что с ЭВМ на ВЫ. Поверьте мне это не сарказм вы только посмотрите как развилась наука программирования с того времени, как появились языки программирования, а ведь язык программирования высшего уровня, судя по всему ещё младенец. Но если мы обратим внимание на темпы роста и развития новейших технологий в области программирования, то можно предположить, что в ближайшем будущем, человеческие познания в этой сфере, помогут произвести на свет языки, умеющие принимать, обрабатывать и передавать информации в виде мысли, слова, звука или жеста. Так и хочется назвать это детище компьютеризированного будущего: «языки программирования "высочайшего" уровня». Возможно, концепция решения этого вопроса проста, а ближайшее будущее этого проекта уже не за горами, и в этот момент, где нибудь в Запорожье, Амстердаме, Токио или Иерусалиме, перед стареньким 133MHz горбится молодой, никем не признанный специалист и разрабатывает новейшую систему искусственного интеллекта, которая наконец-то позволит человеку, с помощью своих машинных языков, вести диалог с машиной на ТЫ.

Размышляя над этим, хочется верить в прогресс науки и техники, в высоко - компьютеризированное будущее человечества, как единственного существа на планете, пусть и не использующего один, определенный разговорный язык, но способного так быстро прогрессировать и развивать свой интеллект, что и перехода от многоязыковой системы к всеобщему пониманию долго ждать не придется.

Завершить хорошо бы на такой оптимистичной ноте, но нет, напоследок хочется процитировать человека, фрагменты работы которого, в виде информации о языке Си, вам уже попадались на страницах этого текста:

"Единственный способ изучать новый язык программирования – писать на нём программы."
Брайан Керниган

 

 

Системы счисления

Кодирование информации - представление информации в той или иной стандартной форме.

Например, письменность и арифметика - кодирование речи и числовой информации, музыку кодируют с помощью нот.

Чтобы использовать числа их нужно как-то записывать и называть.

Самые первые системы нумерации возникли в древнем Египте и Месопотамии - применяли иероглифы.

Системы счисления - способы кодирования числовой информации, то есть способ записи чисел с помощью некоторого алфавита, символы которого называют цифрами.

В древнем Вавилоне делили час на 60 минут, угол на 360 градусов, англосаксы начали делить год на 12 месяцев, сутки на два периода по 12 часов, продолжительность года 360 суток. 

В Риме семь чисел обозначают буквами. 1-I, 5-V, 10-X, 50- L,100-C, 500-D, 1000-M.

IV (4=5-1)

VI (6=5+1)

Значение числа определяется как сумма или разность цифр числа. Это непозиционная система счисления.

Славяне числа кодировали буквами А=1, В=2, Г=3; чтобы избежать путаницы ставился специальный знак ~  титло. Алфавитная система счисления. Славянская нумерация сохранялась до конца XVII века.

При Петре I возобладала так называемая арабская нумерация. Славянская нумерация сохранилась в богослужебных книгах.

Самой популярной системой кодирования чисел оказалась позиционная, десятичная. Используются десять цифр. Значение каждой определяется той позицией, которую цифра занимает в записи числа.

Эта система пришла из Индии, где она появилась не позднее VI века, европейцы заимствовали ее у арабов, назвав ее арабской. Из арабского языка заимствовано слово "цифра". Причина ее возникновения анатомическая - 10 пальцев. Анатомическая система счисления (существовали пятеричные, двадцатеричные системы счисления).

Например, 23 - три единицы, два десятка 32 - две единицы, три десятка 400 - 4 сотни, два 0 вклад в число не дают, нужны для того, чтобы указывать позицию 4. 

В десятичной позиционной системе особую роль играет число 10 и его степени, например, 1996 - 6 единиц, 9 десятков, 9 сотен 1 тысяча или 1996=6+9*10+9*100+1*1000, т.к.1000=103, 100=102, 10=101, таким образом, 1996=1*103 + 9*102 + 9*101 +6*100.

Любое число в нулевой степени равно единице 0,10 = 1

То есть любое 4-х значное число можно записать в следующем виде:

N=a3*103+a2*102+a1*101+a0*100

a3, a2, a1, a0-десятичные цифры, от 1 до 9 или коэффициенты 3 2 1 0 - разряды, степени числа 10 со степенями называют основанием системы счисления.

Но основанием системы может быть не обязательно число 10, мы можем записать число в р-ичной системе, где основанием будут степени числа р. Любое число N в р-ичной системе мы можем представить в виде формулы:

N=an*Pn+an-1*Pn-1+...+a1*P1+a0*P0

Если взять за основание 60, то придется использовать 60 разных цифр. Такая система была в Древнем Вавилоне. Если основанием возьмем 2, получим систему всего с двумя цифрами 0 и 1. К сожалению, в этой системе даже небольшие числа записываются слишком длинно, так 1995 в двоичной системе записывается 199510=111110010112

Система счисления, где 2 является основанием системы называется двоичной системой счисления, относится к машинной системе счисления, к машинным системам счисления относятся и восьмеричная и шестнадцатеричная. Таким образом существуют следующие системы счисления: вавилонская, римская, алфавитные, анатомические, машинные.

Системы счисления делятся также на позиционные и непозиционные

Перевод из двоичной системы счисления в десятичную.

Как узнать чему равно девятизначное двоичное число N=1111101002

Подпишем сверху каждый разряд

87654321010 - 1 разряды (степени двойки)

1111101002

В двоичной системе особую роль играет двойка и ее степени.

Таким образом:

111110100=1*28 +1*27 +1*26 +1*25 +1*24 +0*23 +1*22 +0*21 +0*20 =1*256+1*128+1*64 +1*32 +1*16 +0*8 +1*4 +0*2 +0*1=256 + 128 + 64 + 32 + 16 + 0 + 4 + 0 +0 =500

Перевод из десятичной системы счисления в двоичную.

Пусть нужно перевести в двоичную систему число 234. Будем делить 234 последовательно на 2 и запоминать остатки, не забывая про нулевые.

Выписав все остатки, начиная с последнего 3 в обратном порядке, получим двоичное разложение числа.

23410 = 111010102

Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

Запись числа в двоичной системе удобна для компьютера, но громоздка для человека. На помощь приходят системы, родственные двоичной восьмеричная система счисления использует 8 цифр: 0,1,2,3,4,5,6,7.

Единица, записанная в самом младшем разряде означает просто единицу (1*8 в нулевой степени), та же единица в следующем разряде обозначает 8 (1*8 в первой степени), в следующем 64 (1*8 во второй степени) и так далее.

2 1 0 1 - разряды (степени восьмерки)

1008 = 1*82 + 0*81 + 0*80 = 1*64 + 0 + 0 = 6410

8 - это 2 в третьей степени. При переводе в восьмеричную систему двоичное число из трех цифр записывается одной цифрой.

Восьмеричная запись
Двоичное представление
 
впереди стоящий 0 ничего не значит
0
000
1
001
2
010
3
011
4
100
5
101
6
110
7
111

Для перевода  из двоичной в восьмеричную число, записанное в двоичной системе делим на триады справа налево

Например, 11011100011=11 011 100 011 и заменить каждую группу одной восьмеричной цифрой 2 2 4 2 и получим 22428

Для перевода числа из восьмеричной системы в двоичную достаточно заменить каждую цифру на ее перевод в двоичную систему, представив каждую цифру в виде триады (1 в двоичной системе 1 добавляем до триады впереди 00)

6
1
1
110
001
001

Еще компактней выглядит запись двоичного числа в шестнадцатеричной системе счисления.

Для первых 10 из 16 шестнадцатеричных цифр используются привычные цифры 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9, а для остальных используют первые буквы латинского алфавита

A-10 D-13

B-11 E-14

C-12 F-15

Цифра 1 в самом младшем разряде означает 1, в следующем разряде означает 16 (в первой степени), в следующем разряде 16*16 (162)=256, в следующем разряде 1*163 и так далее.

10016 =25610

Цифра F, записанная в самом младшем разряде означает 15 в десятичной системе, F в следующем разряде означает 15*16 в первой степени в десятичной системе и т.д.

2 1 0 - 1 разряды (степени числа 16)

Число 21016=10*162+15*161+0*160

21016=10*256+240+0*1=2560+240+0=280010

2 1 0

BAD16=11*162+1 0*161+13*1 60 = 11 * 256+10 *16+13*1=2816+160+13=298910

16 - это 2 в четвертой степени. При переводе из двоичной системы в шестнадцатеричную число двоичное число из 4-х цифр кодируется числом из одной цифры в шестнадцатеричной системе.

Для перевода числа из шестнадцатеричной системы в двоичную достаточно заменить каждую цифру на ее перевод в двоичную, представив каждую цифру в виде сочетания четырех 1 и 0

A
O
F
AOF16
1010
0000
1111

Как осуществить перевод чисел из двоичной системы в шестнадцатеричную? Необходимо разбить число, записанное в двоичной системе на группы по 4 разряда справа налево, заменив каждую группу одной шестнадцатеричной цифрой.

1101
1010
1101
в двоичной
11
10
13
в десятичной
B
A
D
в шестнадцатеричной

 

10
2
8
16
0 000 0 0
1 001 1 1
2 010 2 2
3 011 3 3
4 100 4 4
5 101 5 5
6 110 6 6
7 111 7 7
8 1000 10 8
9 1001 11 9
10 1010 12 A
11 1011 13 B
12 1100 14 C
13 1101 15 D
14 1110 16 E
15 1111 17 F

 

ГИА информатика и ИКТ

Документы

  1. Информатика 9 класс. Тренировочные материалы экзаменационных работ для проведения ГИА. (pdf)
  2. Демонстрационный вариант ГИА по информатике: