Файл: Основы алгоритмизации и программирования (Особенности описания операторов управления в различных языках программирования:достоинства и недостатки).pdf

Двухмерные массивы можно рассматривать как матрицу, в которой первый индекс определяет строку, а второй индекс - столбец. Порядок расположения элементов матрицы в памяти - по строкам.

4.2. Описание массива в Паскале

Рассмотренные выше простые типы данных – логический (boolean), целый (integer , word , byte , longint), вещественный (real), символьный (char) позволяют работать с одиночными объектами. В языке Паскаль могут использоваться также объекты, содержащие множество однотипных элементов. Массив – это упорядоченная последовательность однотипных данных, рассматриваемых как одно целое. Упорядоченность данных в массиве позволяет обращаться к любому элементу массива по его порядковому номеру (индексу). Элементы массива расположены последовательно в непрерывной области памяти.

Нужно четко понимать, что индекс ячейки массива не является ее содержимым. Содержимым являются хранимые в ячейках данные, а индексы только указывают на них. Индексы элементов массива обычно целые числа, однако могут быть и символами, а также описываться другими порядковыми типами. Зачастую для задания количества элементов массива используется тип-диапазон. Типдиапазон задается левой и правой границами изменения индекса массива.

Перед использованием массив, как и любая переменная, должна быть объявлена (описана).

Описание типа массива задается следующим образом:

type

имя типа = array[ список индексов ] of тип;

Здесь имя типа – правильный идентификатор; список индексов – список одного или нескольких индексных типов, разделенных запятыми; тип – любой тип данных.

Пример.

const

n = 5;

type

mas = array[1..n] of integer;

var

a: mas;

Определить переменную как массив можно и непосредственно при ее описании в разделе var, без предварительного описания типа массива, например:

var

a,b,c: array[1..10] of integer;

Обращение к определенному элементу массива осуществляется путем указания имени переменной массива и в квадратных скобках индекса элемента, например a[3] – обращение к третьему элементу массива a, a[i] – обращение к i-му элементу массива a.

Простой массив является одномерным. Он представляет собой линейную структуру

Единственное действие, которое можно выполнять над массивами целиком, причем только при условии, что массивы 82 однотипны, – это присваивание. Если в программе описаны две переменные одного типа, например,

Var

a , b : array [1..10] of real;

то можно переменной a присвоить значение переменной b (a:=b). При этом каждому элементу массива a будет присвоено соответствующее значение из массива b. Все остальные действия над массивами Паскаля производятся поэлементно (это важно!)

4.3. Ввод массива

Для того чтобы ввести значения элементов массива, необходимо последовательно изменять значение индекса, начиная с первого до последнего, и вводить соответствующий элемент. Для реализации этих действий удобно использовать цикл с заданным числом повторений, где параметром цикла будет выступать переменная – индекс массива. Значения элементов могут быть введены с клавиатуры или определены с помощью оператора присваивания.

Пример фрагмента программы ввода массива с клавиатуры:

Var

A : array [1..10] of integer;

i : byte; {переменная i как индекс массива}

Begin

For i:=1 to 10 do

Read (a[i]); { ввод i- го элемента производится с клавиатуры }

Рассмотрим теперь случай, когда массив заполняется автоматически случайными числами. Для этого будем использовать генератор случайных чисел – random ( N ).

Пример фрагмента программы заполнения массива случайными числами:

Var

A: array [1..10] of integer;

i : byte ;

Begin

For i :=1 to 10 do

A [ i ]:= random (50)-25;

4.4. Вывод массива

Вывод массива в Паскале осуществляется также поэлементно, в цикле, где параметром выступает индекс массива, принимая последовательно все значения от первого до последнего. Пример фрагмента программы вывода массива:

Var

A: array [1..10] of integer;

i : byte ; {переменная i как индекс массива}

Begin

Writeln(‘Массив А’);

For i :=1 to 10 do

Write ( a [ i ]:5);

Writeln; (Для перевода курсора на следующую строку)

На экране мы увидим, к примеру, следующие значения:

Массив А

_ _ _ _ 5_ _ _ - 2_ _ 1 1 5 и т.д.

Вывод можно осуществить и в столбик (использовать оператор Writeln). Но в таком случае нужно учитывать, что при большой размерности массива все элементы могут не поместиться на экране и будет происходить скроллинг, т.е. при заполнении всех строк экрана будет печататься очередной элемент, а верхний смещаться за пределы экрана.

Пример программы вывода массива в столбик:

Var

A: array [1..10] of integer;

i : byte ;

Begin

For i:=1 to 10 do

Writeln (‘a[‘, i,’]=’, a[i]); {вывод элементов массива в столбик} .

На экране мы увидим, к примеру, следующие значения:

a [1]=2

a [2]=4

a [3]=1 и т.д.

Тема 5. Классификация языков программирования. Критерии выбора среды и языка разработки программ.

5.1. Классификация языков программирования

В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.

Любой алгоритм, есть последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования – чем меньше детализация, тем выше уровень языка.

По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования:

• машинные;

• машинно-оpиентиpованные (ассемблеры);

• машинно-независимые (языки высокого уровня).

Машинные языки и машинно-ориентированные языки – это языки низкого уровня, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных. Языки же высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека.

На заре компьютерной эры машинный код был единственным средством общения человека с компьютером. Огромным достижением создателей языков программирования было то, что они сумели заставить сам компьютер работать переводчиком с этих языков на машинный код.

Существующие языки программирования можно разделить на две группы: процедурные и непроцедурные (рис.2)

Процедурные (или алгоритмические) языки позволяют создавать программы, представляющие собой систему предписаний для решения конкретной задачи (выполнение команд программы определяется их последовательностью, командами перехода, цикла или обращениями к процедурам). Роль компьютера сводится к механическому выполнению этих предписаний.

Рис. 2. Общая классификация языков программирования

5.2. Процедурные языки

Процедурные языки разделяют на языки низкого и высокого уровня.

Разные типы процессоров имеют разные наборы команд. Если язык программирования ориентирован на конкретный тип процессора и учитывает его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня. Имеется в виду, что операторы языка близки к машинному коду и ориентированы на конкретные команды процессора.

С помощью языков низкого уровня создаются очень эффективные (работают быстрее) и компактные программы (занимают меньше места в памяти), так как разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора. С помощью этих языков Языки программирования Непроцедурные Высокого уровня (машиннонезависимые) Объектноориентированные Декларативные Процедурные Низкого уровня (машиннозависимые) Ассемблер Фортран, Бейсик, Паскаль, Си (машинноориентированный) Си++, Visual Basic, Delphi, Java Логические Функциональные Лисп Пролог 16 удобнее разрабатывать системные программы, драйверы (программы для управления устройствами компьютера), некоторые другие виды программ.

Языком низкого уровня (машинно-ориентированным) является Ассемблер, который просто представляет каждую команду машинного кода, но не в виде чисел, а с помощью условных символьных обозначений, называемых мнемониками.

Языки программирования высокого уровня значительно ближе и понятнее человеку, нежели компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому создаваемые программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка. Разрабатывать программы на языках высокого уровня с помощью понятных и мощных команд значительно проще, а ошибок при создании программ допускается гораздо меньше. Для перевода исходных программ с языка высокого уровня на машинный язык используются специальные программы – трансляторы.

5.3. Интерпретация и компиляция.

Интерпретация подразумевает пооператорную трансляцию и последующее выполнение оттранслированного оператора исходной программы. В связи с этим можно отметить два недостатка метода интерпретации: во-первых, интерпретирующая программа должна находиться в памяти ЭВМ в течение всего процесса выполнения исходной программы, т. е. занимать определенный объем памяти; вовторых, процесс трансляции одного и того же оператора повторяется столько раз, сколько раз должна исполняться эта команда в программе, что резко снижает производительность работы программы.

Несмотря на указанные недостатки, трансляторы-интерпретаторы получили достаточное распространение, так как они удобны при разработке и отладке исходных программ.

При компиляции процессы трансляции и выполнения разделены во времени: сначала исходная программа полностью переводится на машинный язык (после чего наличие транслятора в оперативной памяти становится ненужным), а затем оттранслированная программа может многократно исполняться. Следовательно, для одной и той же программы трансляция методом компиляции обеспечивает более высокую производительность вычислительной системы при сокращении требуемой оперативной памяти.

Компиляция программы включает два действия: анализ, т. е. определение правильности записи исходной программы в соответствии с правилами построения языковых конструкций входного языка, и синтез – генерирование эквивалентной программы в машинных кодах.

Тема 6. История и развитие методологии объектно-ориентированного программирования. Сферы применения.

6.1. Объектно-ориентированный язык

Объектно-ориентированный язык создает окружение в виде множества независимых объектов. Каждый объект ведет себя подобно отдельному компьютеру, их можно использовать для решения задач как «черные ящики», не вникая во внутренние механизмы их функционирования. Из языков объектного программирования, популярных среди профессионалов, следует назвать прежде всего Си++, для более широкого круга программистов предпочтительны среды типа Delphi и Visual Basic.

При использовании декларативного языка программист указывает исходные информационные структуры, взаимосвязи между ними и то, какими свойствами должен обладать результат. При этом процедуру его получения («алгоритм») программист не строит (по крайней мере, в идеале). В этих языках отсутствует понятие «оператор» («команда»). Декларативные языки можно 18 подразделить на два семейства – логические (типичный представитель – Пролог) и функциональные (Лисп).