Файл: Особенности описания операторов управления в различных языках программирования: достоинства и недостатки.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Стремительное развитие компьютерной техники и программного обеспечения являются характерными приметами нынешнего времени. Согласно статистике, в глобальной сети Интернет ежесекундно появляется 6 тысяч новых сообщений, обрабатываются 40 тысяч поисковых запросов в Google и отправляется около 2 миллионов электронных сообщений.

За время бурного развития и массового распространения технологий человечеством сгенерировано огромное количество данных. Настолько огромное, что человек не в состоянии обработать и визуализировать эти данные. Явление получило собственное название – большие данные, Big Data. При правильном подходе к большим данным из них можно извлечь значительную пользу. Эффективно использовать такой наплыв данных помогает людям сегодня только искусственный интеллект.

Еще вчера описание искусственного интеллекта и роботов, почти неотличимых от людей, было уделом писателей – фантастов. Сегодня многие практические задачи решаются с использованием технологий искусственного интеллекта.

В сентябре 2016 года глава Сбербанка Герман Греф выразил мысль, показавшуюся многим фантастической - через пять лет Сбербанк сможет принимать 80% всех решений с помощью искусственного интеллекта. Но утверждение базировалось на анализе ситуации и опыте внедрения новейших технологий за несколько предыдущих лет.

Появление новой области деятельности влечет за собой рождение новых профессий. Каждый человек хочет идти в ногу со временем, изучать и использовать на своем рабочем месте самые современные научные достижения. Можно утверждать, что одни из самых завидных профессий ближайшего будущего - специалист по работе с данными и специалист в сфере машинного обучения.

Профессионалы в этих областях должны быть отличными математиками, обладать навыками высококачественного анализа и умением адекватно поставить задачу компьютеру. Такие специалисты должны находить среди множества имеющихся алгоритмов тот, который лучше других годится для решения задач проекта, улавливать момент, когда что-то идет не так, и понимать, что именно идет не так.

Специалист в области манипулирования большими данными понимает, в каком виде данные необходимо представить компьютеру. Его задачей является обеспечить такие данные на вход компьютера. Специалист же по машинному обучению подбирает архитектуру и обучающие алгоритмы, для работы с большими данными.

Чтобы приблизиться к этим интересным профессиям, надо как минимум уметь общаться с компьютером на понятном для него языке. Сегодня компьютеры понимают языки программирования высокого уровня. Изучив их, можно подняться на одну ступеньку в понимании логики работы этих сложнейших устройств.

В современном программировании используется огромное количество различных языков программирования высокого уровня. Некоторые языки, едва увидев свет, сразу же были забыты. Другие завоевали популярность как в среде профессионалов, так и среди изучающих языки программирования студентов. Эти языки развиваются, появляются их новые версии, отвечающие современным парадигмам программирования.

Процедурно-ориентированные языки программирования высокого уровня служат для описания процедур (алгоритмов) решения задач, поэтому их также называют алгоритмическими языками программирования. Наиболее популярными процедурно-ориентированными языками программирования являются C/C++, Basic, Pascal.

Актуальность курсовой работы состоит в изучении процедурно-ориентированных языков программирования высокого уровня и сравнении принципов записи и реализации основных алгоритмических структур с помощью этих языков.

Объектом исследования курсовой работы являются процедурно-ориентированные языки программирования высокого уровня.

Предметом исследования курсовой работы является изучение основ программирования с помощью процедурно-ориентированных языков программирования высокого уровня C/C++, Basic, Pascal, сравнение операторов управления в этих языках и реализация учебных программ на этих языках.

Цель курсовой работы – знакомство с процедурно-ориентированными языками программирования высокого уровня C/C++, QBasic, PascalABC и сравнение реализации операторов управления в этих языках.

Задачи курсовой работы:

• изучить особенности процедурно-ориентированных языков программирования высокого уровня;
• освоить основы программирования на процедурно-ориентированных языках программирования высокого уровня C/C++, QBasic, PascalABC;
• изучить приемы реализации основных алгоритмических структур на C/C++, QBasic, PascalABC;
• разработать учебные программы на языках программирования C/C++, QBasic, PascalABC с использованием операторов управления;
• сравнить и проанализировать полученные результаты.

Методы исследования, используемые при реализации курсовой работы:

изучение учебной и специальной технической литературы, наблюдение, классификация, обобщение, синтез, анализ, моделирование, описание.

1. ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО УРОВНЯ

Языком программирования называется формальная знаковая система, назначение которой состоит в разработке программного кода, понятного исполнителю. В качестве исполнителя может выступать любой субъект или объект, умеющий исполнять определенный набор команд (система команд исполнителя) и строго подчиняющийся алгоритму – последовательности их исполнения. Чаще всего роль исполнителя играет компьютер и другая микропроцессорная техника.

Язык программирования (Programming language) - совокупность предписаний для формулирования алгоритмов и структур данных, определенная по строгим правилам искусственная формальная система, посредством которой описываются алгоритмы. Язык программирования состоит из групп лексических, синтаксических и семантических правил, формирующих внешнюю сторону программы и действия, выполняемые исполнителем (в первую очередь - компьютером) под ее управлением.[2]

С момента появления первых языков программирования до наших дней прошло не так много времени, тем не менее, по некоторым оценкам исследователей сегодня их известно более 2000. Как и среди естественных языков, среди них есть мертвые языки, которые никто не использует, а есть настоящие долгожители. К таким языкам относятся исследуемые в рамках курсовой работы Basic, Pascal и C/C++ – одни из самых популярных языков программирования, прошедших проверку временем.

1.1 Эволюция языков программирования

Язык программирования – это искусственный формальный язык, который используют для записи алгоритма (последовательности команд) в виде, пригодном для его исполнения на компьютере.

С точки зрения уровня языка программирования принята классификация, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 – Классификация языков программирования по уровню

Языки программирования относят к инструментальному программному обеспечению – то есть они рассматриваются как инструмент разработки программных приложений для любых сфер науки, производства, обслуживания и досуга. Специалисты по признаку ориентированности выделяют пять поколений языков программирования – таблица 1.

Таблица 1 – Поколения языков программирования

По признаку направлений наиболее частого применения можно предложить следующую классификацию активно используемых языков программирования – рисунок 2.[1]

Можно утверждать, что, несмотря на наличие общепринятых направлений применения языков программирования, многие из них являются универсальными, и могут применяться для решения любых поставленных задач. В частности, к универсальным языкам программирования можно отнести Basic, Pascal и C/C++.

Рисунок 2 – Классификация языков программирования по применению

Одной из задач курсовой работы является реализация управляющих операторов средствами наиболее популярных алгоритмических языков программирования – версии QBasic, PascalАВС, Visusl C++ и сопоставление полученных результатов.

Программа, написанная на языке программирования, до своего выполнения на компьютере, должна пройти ряд стандартных процедур. Схема процесса представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Создание загрузочного модуля программы

Исходный код программы хорошо понятен программисту, но не может быть выполнен компьютером, для которого доступен только язык машинных кодов. Поэтому требуется специальная программа – переводчик (транслятор). В процессе транслирования создается объектный код на машинном языке, который подвергается обработке редактора связей (компоновщика), в результате чего создается единый программный модуль (файл), готовый к выполнению на компьютере. [9]

1.2 Алгоритмический язык программирования Basic

Алгоритмический язык программирования Basic (аббревиатура от Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code - универсальный код символических инструкций для начинающих) - семейство высокоуровневых языков программирования универсального назначения.

Интересно, что название языка вызывает ассоциацию с одной хорошо известной историей времен покорения Америки европейцами. Один из английских миссионеров, желая наладить тесный контакт с туземцами, выделил из английского языка для употребления самую простую и распространенную его часть, насчитывающую около 300 слов и практически не имеющую грамматики. Эту версию языка он назвал BASIC ENGLISH (базовый английский). Было это больше 120 лет назад. Язык стал настолько популярен, что вскоре завоевало популярность не только среди туземцев, но среди иммигрантов.[3]

Язык программирования Basic был разработан в 1964 году профессорами Дартмутского колледжа Томасом Курцем и Джоном Кемени. Фотография Джона Кемени и Томаса Курца представлена на рисунке 4.

Разработчики создавали язык программирования в качестве инструмента обучения, с помощью которого студентов колледжа -непрограммисты могли бы самостоятельно осваивать искусство программирования и создавать компьютерные программы для решения поставленных перед ними прикладных задач. Язык оказался настолько хорош, что быстро стал популярным и получил широкое распространение.

Рисунок 4 – Джон Джордж Кемени и Томас Курц

К настоящему времени исходная версия языка претерпела существенные изменения, значительно отойдя от характерной для первых версий простоты, граничащей с примитивизмом, и превратившись в достаточно ординарный язык высокого уровня с типичным набором возможностей. Насчитывается множество версий языка Basic. В современной разработке программного обеспечения используется как самостоятельный язык для разработки прикладных программ, в основном работающих под управлением различных версий операционной системы Windows . Также широко распространён в качестве встроенного языка прикладных программных систем различного назначения и в качестве языка для программируемых калькуляторов.[12]