 |
|
Область застосування
Основнi етапи розв'язування прикладної задачi на ЕОМ. Алгоритмiчнi мови. Мови програмування. Iнтерпретацiя та компiляцiя. Класифікація мов програмування. Декларативні мови програмування. Порівняння з процедурними мовами. Мова програмування Паскаль. Основнi поняття мови. Паскаль-програми. Основнi типи даних. Вирази. Оператори мови.
Етапи розв'язування задачі на комп'ютері
Розглянемо технологію розв’язування прикладної задачі на ЕОМ. Часто задача сформульована не математичною мовою. Наприклад, задача може бути сформульована в термінах фізики або економіки. Для розв’язування задачі на комп’ютері спочатку треба звести її до математичної задачі, тобто створити відповідну математичну модель.
Можна виділити такі етапи розв’язування прикладної задачі на комп’ютері:
1. Постановка задачі.
2. Математична формалізація – побудова математичної моделі.
3. Добір відповідного програмного засобу, якщо він є, або ( у випадку відсутності):
Побудова алгоритму.
Складання програми на мові програмування.
Налагодження й тестування програми.
4. Проведення розрахунків і аналіз отриманих результатів.
Цю послідовність називають технологічним ланцюжком розв’язування задачі на ЕОМ.
У чистому вигляді програмуванням, тобто розробкою алгоритму і програми, тут є лише 3-й, 4-й та 5-й етапи. Часто в цей ланцюжок включають ще один пункт: складання сценарію інтерфейсу (тобто взаємодії між користувачем і комп’ютером під час виконання програми).
Дамо опис кожного з перерахованих етапів.
Постановка задачі. На етапі постановки задачі слід з’ясувати, що дано й що треба знайти. Якщо задача конкретна, то під постановкою задачі розуміємо відповідь на два запитання: які початкові дані відомі й що потрібно визначити? Якщо задача узагальнена, то за постановку задачі знадобиться ще відповідь на третє запитання: які дані допустимі?
Побудова математичної моделі. Люди у своїй практичної діяльності часто мають справу з деякими реальними об’єктами, які вивчаються або створюються заново. При цьому мова може йти, наприклад, про зміну застарілого обладнання, підготовку та здійснення польоту складної ракетної системи та ін. Як правило, предметній діяльності передує етап створення та дослідження моделі. Модель – ідеальний (абстрактний) образ тих об’єктів та відношень між ними, якими доведеться оперувати. Найчастіше для опису та дослідження моделі використовуються поняття та методи математики. Залежно від складності задачі та важливості результатів ступень повноти розробки та дослідження моделі варіюється в досить широких межах.
Для переведення задачі на математичну мову, тобто одержання математичної моделі задачі, необхідно з’ясувати, що в об’єкті, який вивчається, суттєво для даної задачі, а чим можна знехтувати. При цьому суттєві властивості об’єкту повинні бути сформульовані так, щоб їх можна було описати математичною мовою у вигляді формул, рівнянь, нерівностей тощо.
Слід відзначати, що математична модель не визначається об’єктом, який досліджується, однозначно. Необхідно переконатися, що модель коректно описує реальний об’єкт. Для цього слід провести експеримент. Вибір тієї чи іншої моделі залежить від точності, з якою необхідно одержати результат. Для збільшення точності модель доводиться ускладнювати, враховуючи все нові особливості об’єкту, що досліджується.
Математична модель завжди базується на деякому спрощенні реальних об’єктів.
Створюючи математичну модель необхідно:
1. виділити припущення, на яких буде базуватися математична модель;
2. визначити вхідні дані та шукані результати;
3. записати математичні співвідношення (формули, рівняння, нерівності тощо), що зв’язують шукані результати вхідними даними.
Розробка алгоритму. Для побудови алгоритму слід вибрати метод розв’язування задачі, а потим скористатися графічною схемою алгоритму або деяким псевдокодом, наприклад навчальною алгоритмічною мовою.
Опис алгоритму мовою програмування. Перші три етапи – це робота без комп’ютера . Далі йде власне програмування певною мовою в певній системі програмування.
Налагодження й тестування програми. Під налагодженням програми розуміється процес випробування роботи програми та виправлення виявлених при цьому помилок. Виявити помилки (синтаксичні й семантичні), пов’язані з порушенням правил запису програми мовою програмування, допомагає система програмування, що використовується. Користувач отримує повідомлення про помилку, виправляє її та знову повторює спробу виконати програму.
Перевірка на комп’ютері правильності алгоритму проводиться за допомогою тестів. Тест – це конкретний варіант значень початкових даних, для якого відомий очікуваний результат. Проходження тесту – необхідна умова перевірки правильності програми. На тестах перевіряється правильність реалізації за програмою запланованого сценарію.
Проведення розрахунків і аналіз отриманих результатів. Останній етап – це використання вже розробленої програми для отримання шуканих результатів. Програми, що мають велике практичне або наукове значення, використовуються тривалий час, іноді в процесі експлуатації програми виправляються, допрацьовуються.
Компиляция — перетворенняпрограммой-компилятором вихідного тексту програми, написаного мові високого рівня машинний мову, у мову, близька до машинному, чи об'єктний модуль. Результатом компіляції є об'єктний файл з необхідними зовнішніми посиланнями длякомпоновщика.
>Компилятор читає всю програму повністю, робить її переклад і це створює кінцевий варіант програми на машинному мові, і потім і виконується.
Види компіляції
· Пакетна.Компиляция кількох вихідних модулів щодо одного пункті завдання.
· >Построчная. І це, як і інтерпретація.
· Умовна.Компиляция, коли він трансльований текст залежить та умовами, заданих в вихідної програмі. Так було в залежність від значення деякою константи, можна включати чи вимикати трансляцію частини тексту програми.
Малюнок 1.Компиляцияразмеченного документа
Інтерпретація— процес безпосередньогопокомандного виконання програми без попередньої компіляції, «на льоту»; здебільшого інтерпретація набагато повільніше роботи вжескомпилированной програми, але з вимагає витрат за компіляцію, у разі невеликих програм може підвищувати загальну продуктивність.
Типи інтерпретаторів
Простий інтерпретатор аналізує і відразу виконує (власне інтерпретація) програмупокомандно (чи через підрядник), у міру надходження її вихідного коду на вхід інтерпретатора. Його гідність - миттєва реакція. Недолік — такий інтерпретатор виявляє помилки у тексті програми лише за спробі виконання команди (чи рядки) з помилкою.
>Интерпретаторкомпилирующего типу — це система з компілятора,переводящего вихідний код програми в проміжне уявлення, наприклад, вбайт-код чиp-код, та власне інтерпретатора, який виконує отриманий проміжний код (так звана віртуальна машина). Його гідність – більше швидкодія виконання програм (рахунок винесення аналізу вихідного коду в окремий, разовий прохід, і мінімізації цього аналізу, у інтерпретаторі). Недоліки — більше вимогу до ресурсів і висунув вимогу на коректність вихідного коду.
Алгоритм роботи простого інтерпретатора
1. прочитати інструкцію;
2. проаналізувати інструкцію і побачити відповідні дії;
3. виконати відповідні дії;
4. а то й досягнуто умова завершення програми, прочитати таку інструкцію перейти до пункту 2.
Малюнок 2. Схема інтерпретації тексту Ю. Лотмана
Класифікація мов програмування [ред.]
Мови класифікують за такими критеріями[Джерело?]:
Рівень абстракції
Мови програмування високого рівня оперують сутностями ближчими людині, такими як об'єкти, змінні, функції. Мови програмування нижчого рівня оперують сутностями ближчими машині: байти, адреси, інструкції. Текст програми на мові високого рівня зазвичай набагато коротший ніж текст такої самої програми на мові низького рівня, проте програма має більший розмір.
Область застосування
Універсальні та спеціалізовані. Спеціалізовані мови теж бувають Тьюрінг-повні, та все ж їх область застосування обмежена, як наприклад у мови shell.