Файл: Основы программирования на языке QBasic (История создания языка Basic).pdf

Введение

Под решением конкретной задачи понимают не только определение результатов с помощью ЭВМ, но и всю подготовительную работу, которую необходимо выполнить для достижения поставленной цели решений задачи. Поэтому весь процесс решения научной или технической задачи можно разбить на несколько этапов:

• постановка задачи;
• формализация (математическая постановка задачи);
• выбор метода решения;
• алгоритмизация задачи;
• программирование;
• отладка программы;
• решение задачи на ЭВМ и анализ результатов.

ЭВМ является автоматом, который точно выполняет указания, составленные человеком. На начальном этапе решения задачи они представляются в виде алгоритма.

Примененный к решениям задач на ЭВМ алгоритм представляет собой последовательность арифметических и логических действий над числовыми значениями в виде переменных, приводит к вычислению решений задачи при изменении исходных данных в достаточно широких пределах. Каждый алгоритм разбивает весь вычислительный процесс на отдельные этапы и содержит информацию как о действиях, которые надо выполнить в каждом из этапов, так и о порядке, в котором должны выполняться эти этапы. По алгоритму составляется программа. Процесс создания программ называется программированием. Программа ЭВМ - это описание алгоритма решения задачи с помощью алгоритмического языка. В ЭВМ она представлена набором машинных инструкций, с помощью которых закодирован алгоритм решения задачи или управления процессом.

Для того, чтобы компьютер "понял" указания программиста, он должен "общаться" с программистом на общем языке, который называют языком программирования.

На сегодняшний день в мире существуют сотни различных языков программирования, которые в общем можно разделить на языки программирования низкого (Asembler) и высокого уровня (Pascal, Basic, Delphi, C и т.д.). Кроме этого языка программирования можно разделить на функциональные, структурные, логические, процедурные, объектно-ориентированные.

Целью данной курсовой работы является исследование снов программирования на языке QBasic.

Объект исследования – основы алгоритмизации и программирования.

Предмет исследования – язык программирования QBasic.

Для реализации поставленных задач была проработана литература по алгоритмизации и программированию. Анализ литературы показал, что данной теме в каждом источнике выделяется одно из ключевых мест. Большое внимание уделено практической реализации тех или иных задач, приведено множество примеров, с помощью которых гораздо легче разобраться в возможностях применения операторов, структур и т.д.

1. Этапы решения задач с помощью ЭВМ.

Со времени создания первой вычислительной машины прошло более шести десятилетий. За это время несколько раз менялась элементная база ЭВМ, уменьшились размеры и потребляемые мощности, увеличилась скорость вычислений, стало гораздо удобнее с ними работать. Внедрение и широкое использование средств вычислительной техники является одним из главных факторов ускорения научно-технического прогресса в любой стране мира. Стремительно возрастает роль ЭВМ во всех областях человеческой деятельности. Без использования быстродействующих ЭВМ немыслимо решение задач интенсификации экономического развития ведущих отраслей народного хозяйства [1].

Любая задача, прежде чем она может быть решена на ЭВМ, проходит подготовительный путь, который состоит из нескольких этапов.

Отдельные этапы решения задачи на ЭВМ взаимосвязаны: следующие этапы зависят от реализации предыдущих, после выполнения текущего этапа может потребоваться возврат к предыдущим этапам для их уточнения и поиска новых решений. [5]

Первый этап – формулирование задачи. На этом этапе специалист профессиональным языком формулирует задачи, определяет входные данные для его решения, дает четкие указания о результатах решения и формы, в которой они должны быть получены. Для этого этапа, согласно стандарту, входят следующие разделы: организационно-экономическая сущность задачи, описание входных и выходных данных, определение цели решения задачи, анализ ограничений на входные и выходные данные.

Второй этап – математическая формулировка задачи (математическое моделирование) включает в себя запись условий задачи с помощью формул, уравнений, неравенств, графиков, таблиц и т.д. Составить математическую модель задачи – это определить связь исходных данных с входными с помощью математических соотношений с учетом существующих ограничений на входные, промежуточные и выходные данные, единицы их измерения, диапазон изменения и тому подобное [3].

Математическая формулировка задачи завершается выбором метода ее решения.

Третий этап – составление алгоритма решения задачи, согласно выбранному методу решения.

Под алгоритмом понимают систему точно определенных действий и правил их выполнения, определяющих последовательность действий над некоторыми объектами, которые через конечное число шагов приводят нас от входных данных до получения результата решения задачи.

Четвертый этап – программирование, то есть запись составленного алгоритма на языке программирования. [3]

В современном программировании существует несколько подходов к программированию: структурное (детальное), модульное и объектно-ориентированное программирование.

При структурном подходе, если алгоритм решения задачи составлен верно, программирование задачи одной из многих языков программирования трудностей не вызывает.

Базовый подход к любой задачи модульного программирования таков: "разделять и управлять", то есть целью декомпозиции программы является создание отдельных модулей, которые в свою очередь, представляют небольшие программы, которые взаимодействуют друг с другом по четко определенным правилам.

Модульное программирование использует методологию, ориентированную на обработку. Его основные признаки:

- Каждый модуль реализует одну и только одну независимую функцию;

- Каждый модуль имеет единственную точку ввода-вывода;

- Размер модуля нужно минимизировать;

- Каждый модуль может быть записан на языке программирования разработчиком или программистом и может быть протестирован отдельно;

- Вся программа состоит из протестированных модулей и поэтому легко проверяется. [4]

Методологию, ориентированную на обработку, используют для таких методов разработки программ, как функциональные декомпозиции, проектирования потока данных и структур и тому подобное.

Методологии разработки программ, ориентированные на данные, относят к объектно-ориентированному программированию (ООП) и проектированию концептуальных баз данных.

Объектно-ориентированное программирование – доминирующий сейчас способ программирования, который обеспечивает модульность программ за счет разделения памяти на объекты, содержащие данные и процедуры (методы), которым известно, как манипулировать с этими данными. Примерами объектов могут служить: окно диалога, командная кнопка, текстовое поле, форма, отчет, таблица, принтер, монитор, диск и т. Обычно объект отвечает за выполнение некоторого небольшого набора связанных задач и за поддержку информации относительно его внутренних данных. Если объект должен выполнить действия, которые не входят в круг его "обязанностей", он должен иметь доступ к объекту, который эту задачу может выполнить. В ООП в этом случае говорят, что объекты-клиенты передают сообщения объектам-серверам.

Используя понятийный арсенал средств ООП, проектант может создавать собственные абстрактные объекты, а затем отобразить проблемную область на эти абстракции вместо традиционного отображения предметной области в определенные управляющей структуры и структуры данных языка реализации. [5]

Пятый этап – тестирование и отладка программы – это проверка правильности работы программы на компьютере и исправления найденных в ней ошибок.

Тест – это специально подобранные входные данные задачи в совокупности с теми результатами, которые должна выдавать программа при обработке этих данных. При составлении тестов необходимо обеспечить проверку всех ветвей программы. Разработка теста для проверки работоспособности сложных программ является весьма непростой задачей. Поэтому для отладки программ, составленных той или иной программирования, существуют специальные программы-отладчика (debugger).

Шестой этап – вычисление (решение задачи) на компьютере составленной и отлаженной программой и анализ полученных результатов. Вычисления выполняются для некоторого набора реальных входных данных, а анализ полученных результатов может служить подтверждением (или отрицанием) правомерности всех предыдущих этапов подготовки задачи к решению. [8]

Следует заметить, что найденные на последнем этапе ошибки могут заставить разработчика программы или пользователя вернуться на такие предварительные этапы, как программирование, алгоритмизация или математическую формулировку задачи для уточнения в соответствии с программой или алгоритма решения задачи, или формулировка задачи с последующей проработкой соответствующих этапов ее решения.

2. Основные принципы работы в программной среде QBASIC

2.1. История создания языка Basic

Язык Бейсик (Basic) разработали сотрудники Дартмутского колледжа (США) Томасом Курцем и Джоном Кемени в 1964 году с целью обучения студентов. Широкое признание он получил в конце 60-х в начале 70-х годов благодаря применению в малых компьютерах фирм General Electric, Hewlett-Packard, Digital Equipment Corporation и др. [2]

Название языка образовано из первых букв английских слов Beginner's All-purpose Sumbolic Instruction Code. В переводе это означает: «язык программирования для начинающих". Английское слово Basic переводится как элементарный, базовый (например, набор знаний). Первая версия языка насчитывала 14 служебных слов. [2]

Известны десятки версий языка: Дартмутская, Бейсик-Плюс, Бейсик-Агат, Бейсик-Корвет, GW-Бейсик, Турбо Бейсик (Turbo Basic), Быстрый Бейсик (Quick Basic), Power Basic и другие. Все версии имеют много общих элементов, ознакомившись с которыми, можно работать практически с любой версией, например, с GW-Бейсиком или Quick Бейсиком.

Возможности новейших версий (компиляторов, позволяющих создавать exe-файлы) Quick Бейсика и Турбо Бейсика настолько велики, что во многих случаях они успешно конкурируют с языком Паскаль. [7]

2.2. Начало работы в среде QBASIC

Бейсик-система - это реализация конкретной версии языка (интерпретатор или компилятор языка) для определенного типа компьютеров.

Интерпретатор языка Бейсик работает под управлением операционной системы. Чтобы начать диалог с интерпретатором, необходимо загрузить сначала операционную систему, а затем интерпретатор Бейсик [2].

После загрузки операционной системы и вывода на экран монитора подсказки, что означает, что система ожидает ввода команд, запускается файл GWBASIC. EXE, после чего на экране появляется подсказка ОК, означающее готовность интерпретатора к работе. В последней строке экрана появляется перечень функций, связанных с функциональными клавишами F1-F10.

Начальное рабочее окно языка QUICK-BASIC показано на рис. 1. [10]

Рис. 1. Первое окно при запуске QUICK-BASIC.

Экран QUICK-BASIC делится на две основные частые - окно редактирования и окно непосредственных вычислений. При запуске QUICK-BASIC размещает курсор в окне редактирования. Это позволяет:

- Ввести текст новой программы (функция Новый в режиме файла)

- Скачать в это окно текст существующей программы (функция Открыть в режиме файла)

- Редактировать текст программы (режим Редактирование)

- Запустить программу на выполнение (режим Запуск)

- Наладить программу (режим Отладка)

- Сохранить программу на диске (функции Сохранить и Сохранить как режима Файл) [2].

Нижняя служебная строка содержит информацию об основной функции текущего режима. В правом ее углу находится счетчик, показывающий четырехзначный номер текущей строки и трехзначный номер столбца, определяющие местоположение курсора в текущей программе или подпрограмме.

При входе в любой из режимов главного меню под его заголовком на экране появляется меню первого уровня, которое содержит определенное количество строк - функций. Выбор той или иной функции осуществляется с помощью клавиш вертикального перемещения курсора или путем набора символа, который отмечается в названии каждой функции особым цветом. Функция, которая была выбрана, подсвечивается прямоугольником, цвет фона которого отличается от других строк меню [9].