Файл: Технологии программирования. Основы программирования на языке Pascal.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы заключается в том, что в любой из сфер жизнедеятельности человека: медицина, образование, наука, проектирование зданий, торговля – используются компьютерные технологии.

В любой из сфер, если есть знание хоть одного языка программирования, это значительно упростит вашу работу, развитие и рост результата. Программное обеспечение различного предназначения написано на языках программирования.

Все языки программирования можно разделить на языки низкого уровня и языки высокого уровня. К языкам низкого уровня относят, например, Assembler, а к языкам высокого уровня например Pascal, С++, С#, Java и т.д.

Большинство программистов используют языки высокого уровня. С помощью их написанное программное обеспечение будет являться хорошо организованным, функциональным, динамическим и т.д. Язык высокого уровня является посредником между компьютером и разработчиком или любым другим человеком. Он позволяет людям общаться с компьютером на более доступном и схожем до человеческого языке.

Изучение программирования в свою очередь влечет необходимость изучения или ознакомления со смежными дисциплинами и науками:

- теория алгоритмов;

- компьютерная графика;

- системный анализ

Но несмотря на это, например, в западных странах последние годы увеличивается осознание, что наличие навыков программирования является необходимым качеством каждому пользователю компьютера, будь то даже дизайнер или гуманитарий.

Целью данной работы есть изучение основ языка программирования Pascal.

Основными задачами данной работы является:

1. Анализ литературы по избранной теме
2. Анализ существующих языков программирования высокого уровня
3. Описание основных понятий и конструкций языка Pascal
4. Анализ существующих сред разработки с использованием языка Pascal

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Языки программирования высокого уровня

Язык программирования высокого уровня предназначен для быстрой, качественной и удобной разработки программного обеспечения. Основной чертой являются смысловые конструкции, которые описывают структуры данных, переменные, операции с ними на интуитивно понятном языке для человека, описание которых на низком уровне – очень сложное, громоздкое, длинное и не читабельное. [10]

Команды такого низкоуровневого языка соответствует определенным командам процессора, определенным значениям в машинном коде или их последовательностям. Языки низкого уровня для различных аппаратных платформ несовместимы, хотя могут быть в целом подобны.

Очень часто под языком низкого уровня имеют в виду и понимают язык программирования Assembler. [11]

Языки программирования высокого уровня применяются в независимых системах.

Языки высокого уровня разделяются на такие группы:

- процедурно-ориентированные языки - используют при написании процедур или алгоритмов (например, Basic, C, Pascal);

- проблемно-ориентированные языки – решают целый класс новых задач (язык Пролог – предназначен для логического программирования систем с использованием искусственного интеллекта);

- объектно-ориентированные языки – очень распространенные в наше время, такие языки являются развитием процедурно-ориентированных языков (например, Delphi, C++, Visual Basic, C#, Java, Python);

Основные этапы разработки программ на языках программирования высокого уровня:

1. Анализ предметной области, а именно перед тем как приступать к разработке, необходимо четко рассмотреть проблему и задачу, которые нам предстоит решить. На данном этапе проводится простая формулировка задачи и проблемы, без рассмотрения путей ее решения. При этом сформулирована задача должна быть на доступно пользователю языке. [12]
2. Выработка требований. Детальное описание возможных функций будущей программы и действий, которые она должна исполнять. Такие требования называются «спецификацией». Требования указываются для того, чтобы уменьшить необходимость в изменении системы в процессе разработки. Спецификация должна быть обязательно официальной, то есть документально оформленной. [14]
3. Создание плана разработки. На данном этапе необходимо составить формальный план разработки с учетом определенной проблемы и поставленных требований. [12]
4. Разработка и проектирование архитектуры. Архитектура программного обеспечения обычно включает в себя: общее описание всей системы, основные компоненты нашей программы, формат и средства хранения данных, вид и организация пользовательского интерфейса, проектирование средств безопасности нашего ПО, оценки производительности, возможности расширения и изменения. [12]
5. Детальное проектирование на данном этапе проводиться низко-уровневое проектирование системы. Проводится проектирование классов и методов, способы реализации данных решений. При разработке небольших программ разработчики обычно сами проектируют программу, это выглядит как написание псевдокода или составление и рисование блок-схем. Пример блок-схемы показано на рис.1.

Рисунок 1 – Пример составленного алгоритма в виде блок-схемы

1. Кодирование. После составления алгоритма, он записывается в виде кода на нужном языке программирования. Результатом уже является готовая программа, программный продукт.
2. Отладка. Во время данного этапа разработчик ищет и устраняет ошибки программы.
3. Тестирование. Необходимость проверить программу при разных вариантах входных данных, как верных, так и не верных.
4. Сопровождение, внесение изменений, оптимизация. После запуска проекта в эксплуатацию осуществляется сопровождение этой программы, внесение изменений на основе выявленных недостатков, а также оптимизация функционала и добавление нового.

Конечно знание языков высокого уровня сейчас есть обязательным для каждого разработчика. Но также будет очень большим плюсом если разработчик знает еще и язык низкого уровня. В некоторых моментах это позволит оптимизировать некоторые участки кода. Практически большинство языков поддерживают интеграцию языка Assembler в свой код.

Например, в С/С++ код Ассемблера можно встроить с помощью директивы _asm. Ниже приведен листинг кода на С и интегрированного в него части кода на Ассемблере:

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <tchar.h>
void main()
{

  char s[20];

  int a, b, sum;

  CharToOem(_T(«Введите «),s);

  printf(«%s a: «, s);

  scanf(«%d»,&a);

  printf(«%s b: «,s);

  scanf(«%d»,&b);

  _asm

  {

    mov eax, a;

    mov ecx, 5

m: add eax, b

    loop m

    mov sum, eax

  }

  printf(«\n %d + 5*%d = %d», a, b, sum);

  getchar(); getchar();
}

1.2 Существующие языки программирования высокого уровня

Существуют такие языки программирования высокого уровня:

- Pascal/Delphi;

- Basic;

- C/C++;

- C#;

- Java;

- Swift;

- Go;

- PHP;

- Python;

- JavaScript;

- Kotlin;

- Ruby;

- Rust;

- и другие.

Необходимо детальнее рассмотреть некоторые из них.

C++. Был создан, как альтернатива или даже развитие языка С, и сразу же стал популярным. Одним из известных проектов на этом языке, можно назвать Google Chrome. Также такими являются проекты Adobe и Amazon. Этот язык программирования остается востребованным до сегодняшнего дня. Он имеет достаточно мощные инструменты разработки и может быть использован, с некоторой адаптацией, в различных сферах: игры, банки, связь, платежные система, микроконтроллерные системы и многое другое. [9]

С#. Разработанный компанией Microsoft. Этот язык программирования используется для разработки приложений на платформе С#. Это объектно-ориентированный язык, на нем разрабатывают приложения, основанные и работающие на платформе .NET Frameworks. И если данная область является вашей, то этот язык – лучший выбор в создании приложений для данной платформы. Также, этот язык – рекомендованный для использования при разработке игр на известном движке Unity. С использованием сторонних компонентов, например инструмента Xamarin, этот язык позволяет писать и под мобильный платформы Android и iOS.[9]

Java. Один из популярных языков для изучения. Множество компаний использует этот язык для разработки бэкэнд-систем и десктопных приложений. Можно сказать, что в этом языке достигнута некая кроссплатформенность благодаря виртуальной машине Java. В этом язык, как и во многих других, используется принцип ООП. Данный язык является нативным решением в разработке приложений и программного обеспечения под мобильную платформу Android. [9]

Python. Данный язык достаточно прост в понимании и использовании, на сегодняшний день его постепенно вводят в учебную программу. Очень весомой причиной для изучения Python являются – нейронные сети. Данный язык программирования имеет достаточное количество библиотек, ориентированных на нейронные сети. Также этот язык является достаточно компактным.

PHP. Большинство существующих сайтов с большой посещаемостью используют этот язык. Этот язык – инструмент для разработки веб-страниц, сайтов и даже целых проектов и систем. Это очень простой язык высокого уровня с открытым исходным кодом, поддержкой многих баз данных, а также многочисленными инструментами и различными направлениями для использования.

Ruby. Он обеспечивает архитектуру MVC, уровень абстракции базы данных, а также множество других инструментов для ускорения процесса разработки веб-проектов.

Javascript. Это скриптовый язык, который изначально был предназначен для работы в браузерах. Именно поэтому он имеем встроенные инструменты для работы с Document Object Model. Является самым основным языком для программирования front-end части веб-проектов. Последнее время, благодаря NodeJS, стал использоваться и как серверный язык для веб-разработки. [9]

Go. Язык 2009 года, когда уже во всю использовались многоядерные процессоры. Поэтому он учитывает многозадачность и работает с ней. Быстрое время запуска, использование памяти, только если это необходимо, и другие достоинства делают Go очень эффективным в решении многопоточных задач. [8]

Рисунок 2 – Процентное соотношение предложений по языкам на фриланс-бирже

Objective-C. Еще одна версия С, для того чтобы полностью обеспечить объектно-ориентированную реализацию С. Сейчас основное применение этого языка ориентируется на iOS и Mas OS, так же, как и Swift.

Swift. Это нативный язык для разработки приложений под iOS и Mas OS. Большую роль в становлении данного языка оказало влияние на него таких языков, как Python и Ruby.

Kotlin. Он стремительно развивается и обладает рядом преимуществ:

- совместимость с Java

- поддерживается Google

-лаконичность языка программирования

- с каждым днем растет общество разработчиков.

Вполне возможно, что в ближайшем времени приложения для Android платформы будут писаться только на этом языке.

В итоге можно обобщить, что языки высокого уровня очень популярны и удобные в использовании. Они позволяют разрабатывать под все на сегодня существующие платформы. Например, на рис.2 отображена популярность некоторых языков в виде их процентного соотношения по свободным проектам на фриланс биржах. [8]

2. ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ PASCAL

2.1 Описание, характеристика и особенности Pascal

Pascal – это имеющий широкое распространение язык программирования, который используется и по сегодняшний день для обучения программированию в школе и на первых курсах в университетах и колледжах. [1]

В 1968—1969 годах он язык был создан Никлаусом Виртомским на основываясь на разработки стандарта языка Алгол-68. В свою очередь язык получил свое название в честь французского математика, физика, литератора и философа Блеза Паскаля, который был создателем одной из первых в мире механических машин, складывающую два числа. Первая работа, публикация Вирта о данном языке была опубликована в 1970 году; демонстрируя этот язык, автор в качестве цели его создания сделал акцент на создании небольшого и эффективного языка, способствующего хорошему стилю программирования, использующему структурное программирование и структурированные данные.

Особенностями Паскаля есть строгая типизация данных и наличие средств структурного программирования. Говорят, что - «Паскаль был одним из первых таких языков».

Паскаль позволяет программистам определять сложные структурированные типы данных и строить динамические и рекурсивные структуры данных, такие как списки, деревья и графики. Паскаль предлагает такие функции, как записи, перечисления, поддиапазоны, динамически распределенные переменные со связанными указателями и наборами.