Что такое программирование и язык программирования

Зачем нужно программирование

Часто людям приходится делать что-то, а потом повторять те же действия сразу или позже. Когда человек первый раз сталкивается с задачей, то обдумывает последовательность действий для ее решения. Другими словами, человек разрабатывает алгоритм решения задачи. Придумав удачный алгоритм, человек его запоминает, и последующее выполнение похожих задач происходит уже на автомате, не думая. Когда мы действуем согласно какой-либо инструкции, не обдумывая ее смысл, то являемся просто исполнителями.

Компьютер может быть лучшим исполнителем, чем человек, хотя бы за счет высокой скорости выполнения действий. У компьютера тоже есть память. И в нее можно записать последовательность действий, то есть алгоритм, для решения той или иной задачи. Машина будет следовать заложенным в ней инструкциям раз за разом и быстро выполнять их.

Однако запрограммировать компьютер, то есть записать в него алгоритм, вложить программу действий, все равно надо. И сделать это может только человек. Человек разрабатывает последовательность действий для решения задачи и сохраняет их в памяти машины. Сам по себе компьютер ничего не понимает, он просто железо, исполняющее лишь то, что было записано в его память.

Разработка алгоритмов для решения сложных задач — трудоемкий и творческий процесс, который зачастую требует знаний из разных областей (например, математики, программирования и предметной области, для которой создается программа). Однако часто выгоды, получаемые при выполнении алгоритма с помощью компьютера, перекрывают затраты на его разработку.

Что такое компьютерная программа

Предположим, что поместить в память компьютера алгоритмы, написанные человеком на естественных языках, не проблема. Но вычислительная машина не понимают такие языки. Для нее нужны инструкции на особом языке — языке программирования. Алгоритм, описанный с помощью языка программирования, является компьютерной программой.

Языки программирования и их история

Так какой же язык понятен компьютеру, в каком виде следует вносить информацию в его память, чтобы он потом делал то, что мы хотим. Компьютер – это электронное вычислительное устройство. Вычислительное! Он работает с числами, складывает, вычитает, сравнивает. Больше ни с чем. Но как же? Ведь мы привыкли обрабатывать на компьютере не только числовую информацию, также текстовую и графическую. Поэтому нам кажется, что компьютер работает не только с числами. Фокус заключается в том, что любую информацию, в том числе текстовую и графическую можно закодировать числами. Все действия компьютер выполняет над числами. И только когда мы обращаемся к данным, эти числа определенным образом декодируются.

Первые программы для ЭВМ программисты писали именно числами. Это сложно для человека. Представьте, что все, что вы хотите сказать, нужно сказать, оперируя исключительно числами. Дело усложнялось еще тем, что компьютеры как вычислительные машины проще создавать таким образом, чтобы они считали в двоичной системе счисления. Записи программ получались слишком длинными. Для их сокращения пользовались восьмеричной и шестнадцатеричной системами счисления. Для записи программы с помощью чисел использовались машинные языки программирования.

Программировать работу компьютера в машинных кодах трудно, так как думать числами неестественно для человека. Мы привыкли думать словами. А что если сопоставить часто используемым группам чисел слова, а затем написать программу перевода слов в числа, понятные компьютеру. В таком случае программист сможет описать алгоритм словами, затем передать его специальной программе-переводчику — транслятору, который преобразует словесный алгоритм в машинный код, понятный компьютеру. И человеку хорошо и компьютеру понятно. От человека требовалось только создать этот самый транслятор. Первыми языками программирования, где использовались слова, были ассемблеры.

Чуть позже программисты стали замечать, что почти все программирование сводится к вводу и выводу данных, выбору той или иной ветки выполнения программы и повторению одних и тех же действий определенное количество раз. Кроме того, некоторые части программы много раз используются в ней в разных местах. Так пришли к выводу о том, что программа должна представлять собой структуру из обособленных частей. Стало развиваться структурное программирование.

Мысль не стояла на месте. Начали появляться объектно-ориентированные, логические, функциональные и другие способы программирования. Так в объектно-ориентированном программировании основной идеей стала аналогия с реальным миром, где есть объекты, имеющие свойства, умеющие что-то делать сами и подвергающиеся изменениям извне. Решение поставленной задачи при этом происходит путем взаимодействия описанных объектов.

Отметим, конкретный язык программирования может поддерживать несколько концепций, или парадигм, программирования. Например, быть структурным и объектно-ориентированным одновременно. Языков множество, парадигм на порядок меньше.

Ввод-вывод данных в Pascal

Компьютерные программы обрабатывают (изменяют) различные данные. Программа получает данные, что-то делает с ними и выводит их в измененной форме или выводит другие данные.

Следовательно, любой язык программирования должен иметь инструменты как для ввода данных, так и их вывода. В Паскале ввод осуществляется с помощью процедур read() и readln(), а вывод — благодаря write() и writeln(). Процедуры, которые имеют окончание ln, после своего выполнения переводят указатель на новую строку.

Откуда или с помощью чего можно ввести данные в программу? Обычно это можно сделать с помощью клавиатуры или из файлов.

Куда можно вывести данные? На экран, в файл, на принтер и др.

Стандартным устройством ввода является клавиатура, а вывода — монитор. Стандартные — значит «работающие по-умолчанию»; т.е. если не указано ничего иного, то программа будет считывать данные с клавиатуры, а выводить их на монитор. Вместе клавиатуру и монитор называют консолью. Таким образом консоль представляет собой стандартное устройство ввода-вывода.

Вывод данных на экран. Форматированный вывод

Вывод данных на экран и в файл в языке программирования Pascal осуществляется с помощью процедур write() и writeln(). Здесь будет рассмотрен вывод только на экран.

Допустим, нам требуется отобразить на экране пару фраз. Если мы хотим, чтобы каждая из них начиналась с новой строки, то надо использовать writeln(), если нет – то write().

Write() чаще используется, когда надо вывести для пользователя сообщение на экран, после чего получить данные, не переводя курсора на новую строку. Например, выводим на экран «Введи число: » и не переводим курсор на новую строку, а ждем ввода.

Еще один пример. В памяти компьютера хранятся данные. Из программы мы обращаемся к ним с помощью переменных num, fl и st. Вывести их значения на экран можно по-разному.

Во втором случае мы видим, что процедуры вывода (как write() так writeln()) позволяют конструировать выводимую информацию из различных компонент (строк-констант и переменных).

В третьем случае был осуществлен так называемый форматированный вывод. При этом для выводимого значения указывается ширина поля вывода (количество знакомест). Если мы выводим вещественное (дробное) число, то вторым числом через двоеточие указывается количество знаков после запятой. Если для вещественных чисел не осуществлять форматирование, то они отобразятся так, как определено для данного компьютера. Если указать только число знакомест без фиксирования дробной части, то вывод будет в экспоненциальной форме.

Ввод данных с клавиатуры

Ввод данных в языке программирования Паскаль обеспечивается процедурами read() и readln(). Ввод данных осуществляется либо с клавиатуры, либо из файла. Здесь рассматривается только ввод с клавиатуры.

Когда данные вводятся, то они помещаются в ячейки памяти, доступ к которым обеспечивается с помощью механизма переменных. Поэтому, когда в программе на Pascal используется процедура read() (или readln()), то в качестве фактического параметра (аргумента) ей передается имя переменной, которая будет связана с вводимыми данными. Потом эти данные можно будет использовать в программе или просто вывести на экран.

В процедуры ввода можно передавать не один фактический параметр, а множество.

При вводе данных их разделяют пробелом, табуляцией или переходом на новую строку (Enter). Данные символьного типа не разделяются или разделяются переходом на новую строку.

Существуют особенности ввода данных с помощью операторов read() и readln(). Если используются подряд несколько операторов read(), то вводимые данные можно разделять всеми допустимыми способами. При использовании нескольких вызовов readln() каждый последующий срабатывает только после нажатия Enter. Программа ниже иллюстрирует это. Комментарии поясняют последовательность возможных действий при вводе данных.

var
        a,b,c,d: integer;
begin
        read(a); // a -> <space> or <tab> or <enter> -> b
        read(b);
        writeln(a,' ',b);
 
        readln(c); // c ->  only <enter> -> d
        readln(d);
        writeln(c,' ',d);
 
        read(a,b); // a -> <space> or <tab> or <enter> -> b
        writeln(a,' ',b);
 
        readln(c,d); // c -> <space> or <tab> or <enter> -> d
        writeln(c,' ',d);
end.

Структура программы на языке Паскаль

Программа состоит из заголовка и блока.

Заголовок программы

В заголовке указывается имя программы и список параметров. Общий вид:

program n (input, output, x, y,…);

здесь n – имя программы; input – файл ввода; output – файл вывода; x, y – внешние файлы, используемые в программе.

Заголовка может и не быть или он может быть без параметров.

Блок

Блок программы состоит из шести разделов, следующих в строго определенном порядке:

1. раздел меток (label)
2. раздел констант (const)
3. раздел типов (type)
4. раздел переменных (var)
5. раздел процедур и функций
6. раздел действий (операторов).

Раздел действий должен присутствовать всегда, остальные разделы могут отсутствовать.

Каждый из первых четырех разделов начинается с соответствующего ключевого слова (label, const, type, var), которое записывается один раз в начале раздела и отделяется от последующей информации только пробелом, либо концом строки, либо комментарием.

Раздел меток (label)

Любой выполняемый оператор может быть снабжен меткой – целой положительной константой, содержащей не более 4-х цифр. Все метки, встречающиеся в программе, должны быть описаны в разделе label.

Общий вид:

здесь l1, l2, l3 – метки.

Пример. label 5, 10, 100;

Метка отделяется от оператора двоеточием.

Пример. Пусть выражение a := b имеет метку 20. Тогда этот оператор выглядит так:

Раздел констант (const)

Если в программе используются константы, имеющие достаточно громоздкую запись (например, число пи с 8-ю знаками), либо сменные константы (для задания варианта программы), то такие константы обычно обозначаются какими-либо именами и описываются в разделе const, а в программе используются только имена констант. Это делает программу более наглядной и удобной при отладке и внесении изменений.

Общий вид:

const a1 = c1; a2 = c2; …

здесь a1 – имя константы, c1 – значение константы.

Пример. const pi = 3.14; c = 2.7531;

Раздел типов (type)

Если в программе вводится тип, отличный от стандартного, то этот тип описывается в разделе type:

type t1 = вид_типа;
        t2 = вид_типа;

где t1 и t2 – идентификаторы вводимых типов.

Затем тип используется при объявлении переменных.

Пример использования нестандартных типов:

const
	len=40;
type
	year=1930..2010;
	names=string[len];
var
	empl: names;
	y: year;

Раздел описания типов имеет большое значение в программе на языке Pascal. Если в программе не использовать типы, то можно столкнуться с несовместимостью типов переменных, даже если они описаны одинаково.

Раздел переменных (var)

Пусть в программе встречаются переменные v11, v12,…; все они должны быть описаны следующим образом:

var v11, v12,…: type1;
      v21, v22,…: type2; …

здесь v11, v12,… — имена переменных; type1 – тип переменных v11, v12,…; type2 – тип переменных v21, v22,….

Пример. var k, i, j: integer; a, b: real;

Каждая переменная должна быть описана до ее использования в программе и отнесена к одному и только одному типу. Названия разделов (const, type, var…) указываются только один раз.

Пример.

Таким образом, в разделе var вводится имя каждой переменной и указывается, к какому типу эта переменная принадлежит. Тип переменной можно задать двумя способами: указать имя типа (например, real, color и т.д.), либо описать сам тип, например: array[1..16] of char

Раздел процедур и функций

Здесь присутствуют заголовки и тела пользовательских процедур и функций.

Раздел действий (операторов)

Эта часть программы начинается с ключевого слова begin и заканчивается словом end, после которого должна стоять точка. Раздел действий есть выполняемая часть программы, состоящая из операторов.

Стандартные функции языка Pascal

В программировании, как и в любой науке (хотя это и искусство также), с течением исторического времени накапливается опыт, методы решения различных задач. Решение многих задач является достаточно универсальным. Незачем каждый раз писать алгоритм для ее решения, если он уже был написан много лет назад и одобрен сообществом программистов. Такие алгоритмы оформляются в виде функций и модулей, а затем используются в программах, которые пишутся здесь и сейчас.

Функция или процедура может быть уже включена в сам язык программирования, а может входить в модуль, который требуется «подключить» к программе.

Ниже описаны стандартные (включенные в язык) функции языка программирования Паскаль.

Арифметические функции

Арифметические функции можно использовать только с величинами целого и вещественного типа.

Функции преобразования типов

Эти функции предназначены для преобразования типов величин, например, символа в целое число, вещественного числа в целое и т.д.

Функции для величин порядкового типа

Операторы goto, break, continue и прекращения программы

Оператор безусловного перехода goto

Паскаль является структурным языком программирования. Не смотря на это, в нем присутствует ряд особенностей, которые широко использовались на начальных этапах развития программирования. В те времена идея о том, что программа может рассматриваться как система логически связанных блоков, еще не оформилась. Поэтому, если требовалось изменить линейный ход программы, программисты использовали оператор безусловного перехода goto.

Позже большинство программистов отказались от регулярного использования оператора goto, однако бывают случаи, когда он может быть полезен.

Необходимо знать, что всегда можно обойтись без оператора goto. Его использование затрудняет чтение и понимание программы.

Оператор goto осуществляет переход к оператору, помеченному специальной меткой, которая отделяется от самого оператора двоеточием. В качестве метки может быть использовано любое целое число без знака, содержащее более четырех цифр, или любое имя. Чтобы можно было использовать метку, она должна быть в обязательном порядке объявлена в разделе меток в описательной части программы. Этот раздел начинается служебным словом label, после которого через запятую перечисляются метки.

Чтобы перейти к помеченному оператору, используется оператор перехода, имеющий следующий вид:

goto метка;

label goback;
var num: real;
 
begin
    goback:
    write ('Введите число: ');
    readln (num);
 
    if num < 0 then
        goto goback;
 
    num := sqrt (num);
 
    write ('Квадратный корень: ', num:5:2);
 
readln
end.

Операторы break и continue

Бывает, что цель выполнения цикла достигается раньше, чем он будет прекращен по условию выхода. Так, например, в программе для определения простоты числа цикл будет выполняться n div 2-1 раз, хотя то, что число не является простым, может быть обнаружено на первых шагах цикла. Чтобы уменьшить количество шагов цикла, можно воспользоваться оператором goto, либо сформировать сложное условие выполнения (прекращения) цикла.

Однако существуют специальные операторы, использующиеся для прерывания хода выполнения цикла. Оператор break выполняет полный выход из цикла, т.е. все возможные итерации цикла прерываются. Оператор continue прерывает только текущую итерацию. Break и continue являются процедурами, хотя обычно их называют операторами.

Операторы break и continue выполняются в любом из видов циклов (repeat, while, for) и действительны только для внутреннего цикла. Например, если нужно обеспечить принудительный выход из двойного цикла, оператор break должен быть расположен как во внутреннем, так и во внешнем цикле. Операторы break и continue по сути являются видоизмененными операторами goto с известной точкой, в которую осуществляется переход.

В примере у пользователя пять раз запрашивается число только в том случае, если он не вводит ноль.

var
    num: real;
    i: integer;
 
begin
    for i := 1 to 5 do begin
        write ('Введите число: ');
        readln (num);
        if num = 0 then
            break;
        writeln (num)
    end;
 
readln
end.

В примере запрашиваются пять чисел и суммируются только положительные из них.

var
    num, sum: real;
    i: integer;
 
begin
    sum := 0;
 
    for i := 1 to 5 do begin
        write ('Введите число: ');
        readln (num);
        if num < 0 then
            continue;
        sum := sum + num
    end;
 
    write (sum:10:2);
 
readln
end.

Принудительное прекращение программы

Обычно программа завершает свою работу по достижении последнего оператора (т.е. при выходе на оператор end с точкой). Если возникает необходимость прекратить выполнение программы где-либо внутри нее, то можно воспользоваться процедурой halt, которая вызывается как отдельный оператор. Эту процедуру можно вызвать, задав в круглых скобках параметр в виде целого неотрицательного числа от 0 до 255. Это значение возвращается в операционную систему в виде кода ошибки (ERRORLEVEL) и может быть проанализирована DOS в случае запуска данной программы из командного файла. Отсутствие параметра в процедуре halt соответствует значению параметра 0 (нормальное завершение программы).

Второй процедурой, с помощью которой можно прекратить выполнение программы, является процедура без параметров exit при ее размещении в исполнимой части программы (а не в теле подпрограммы). Чаще эта процедура применяется для выхода из подпрограммы без прекращения выполнения вызывающей программы.

Запущен Паскаль и нужна помощь по простым программным проблемам

Переполнение стека

1. Около

2. Товары

3. Для команд

1. Переполнение стека
   Общественные вопросы и ответы

2. Переполнение стека для команд
   Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами

3. Вакансии
   Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста

4. Талант
   Нанимайте технических специалистов и создавайте свой бренд работодателя

5. Реклама
   Обратитесь к разработчикам и технологам со всего мира

6. О компании

.

новейших вопросов «турбо-паскаль» — qaru

Переполнение стека

1. Около

2. Товары

3. Для команд

1. Переполнение стека
   Общественные вопросы и ответы

2. Переполнение стека для команд
   Где разработчики и технологи делятся частными знаниями с коллегами

3. Вакансии
   Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста

4. Талант
   Нанимайте технических специалистов и создавайте свой бренд работодателя

5. Реклама
   Обратитесь к разработчикам и технологам со всего мира

6. О компании

Загрузка…

.