Способы представления алгоритмов при программирования.
Словесный способ. Описание алгоритма состоит из словесного перечня действий.
Формульно-словесный способ. Основан на описании инструкций по выполнению конкретных действий на основе формул, в четкой последовательности в сочетании со словесными пояснениями.
Табличный способ. Алгоритм задается в виде таблицы и расчетных формул. Исходные данные и результаты заносятся в заголовки столбцов таблицы.
Операторный (при помощи операторных схем). Вычислительный процесс изображается в виде последовательности символов (операторов). Они обозначают группы стандартны или нестандартных операций, реализующих законченную процедуру с указанием связи между отдельными операторами. Порядок выполнения – слева направо, стрелки указывают переход от логического оператора (проверки), знак «точка с запятой» (;) обозначает конец варианта и показывает, что между соответствующими операторами нет связи.
Графический (при помощи блок-схем). Каждый этап отображается в виде геометрических фигур – «блоков», форма которых зависит от выполняемой операции. Линия соединения блоков показывает направление процесса обработки данных. Каждое направление называется ветвью.
Структурное и модульное программирование, блок-схемы алгоритмов, ветвления циклов с пред- и постусловиями, их представление на языке Си. Структурное программирование:
Это методология разработки программного обеспечения, в основе которой лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков (модулей).
Разделы программы:
Описание действий, которые выполняются.
Описание данных, с которыми выполняются действия.
Основные конструкции структурного программирования:
Следование – если в записи программы записаны подряд несколько действий, то они будут выполняться последовательно друг за другом в том же порядке.
Если-то-иначе – конструкция, определяющая разветвления в порядке выполнения действий.
Циклы: А. Цикл с предусловием. Пока исинно условие – выполняй действие. Б. Цикл с постусловием. Повторяй – пока. В. Цикл с заранее заданным числом повторений.
Модульное программирование.
Это последовательное разбиение задачи на законченные подзадачи, которые оформляются в виде отдельных модулей – функций. Правило для оценки рационального размера функции: количество элементов функции, операторов языка программирования не должно превышать семи. Количество параметров не более 5-9. 25-81 строк для одной функции соответствует в ее блоке 5-9 элементарным конструкциям, каждая из которых должна занимать не более 5-9 строк. Полученные в начале модули программ при необходимости так же подвергаются декомпозиции для достижения приведенных показателей эффективного программирования.
Язык программирования – средство записи алгоритмов, общение между человеком и компьютером.
Требования к языку программирования:
Язык должен быть простым, что бы быть доступным.
Язык должен быть однозначным.
Язык должен предполагать простой в создании и функциональный транслятор с этого языка.
Алфавит языка – набор основных символов (литер), используемых для записи алгоритма.
Способы описания синтаксиса языка:
Удобными способами описания синтаксиса языка:
Использование металингвистических формул, которые предложены Бэкусом.
Использование синтаксических диаграмм, предложенных Виртом.
Металингвистические формулы определяют понятия путем перечисления всех его значений, используя обозначения. | - или. (…) – и. […] – необязательно.
Синтаксическая диаграмма – схема, состоящая из линий со стрелками прямоугольников и овалов.
Семантика – смысл предложений, записанных на языке, как каждого в отдельности, так и в совокупности.
Блок-схема – графическое, наглядное представления алгоритма, все операции представляются блоками, соединенными стрелками. Команда обработки или действие (вычисление) – прямоугольник. Проверка условия – ромб. «+» - слева, «-» -справа, внизу. Команды ввода, вывода – параллелограмм, овал, прямоугольник с скругленными краями. Конструкции (структуры) алгоритмов: Следование или линейный алгоритм. Ветвление в полной или сокращенной формах, повторение с «пост» и «пред» условиями. Детерминированная последовательность действий – процесс преобразования действий, записанный с помощью команд от начального до конечного состояния. Разветвленный алгоритм – последовательность действий может быть изменена.
Описание языка программирования Си/Си++.
Язык Си является универсальным языком программирования. Он первоначально появился в операционной системе UNIX, и развивался как основной язык систем, совместимых с ОС UNIX. Сам язык не связан с какой-либо одной операционной системой или машиной; и хотя его называют языком системного программирования, так как он удобен для написания операционных систем, он может использоваться для написания любых больших вычислительных программ, программ для обработки текстов и баз данных.
Язык Си предлагает только простые, последовательные конструкции управления: проверки, циклы, группирование и подпрограммы, но не мультипрограммирование, параллельные операции, синхронизацию или сопрограммы.
Реализация языка Си основана на компромиссе между низким уровнем языка Ассемблера и языками высокого уровня (Паскаль). Часть операций на Си вынесены из языка и реализованы как подпрограммы, которые вызываются из Си программы. Это обеспечило высокую эффективность (быстродействие, малые затраты памяти).
Си++ является продолжением С, содержит средства объектно-ориентированного программирования.
Операции С: ввод, вывод, манипулирование строками, вынесены из языка и реализованы как подпрограммы, которые вызываются из С программ. С включает: следование, ветвление, циклы, модули.
Структура и конструкция программы на Си/Си++, комментарии, идентификатор, служебные слова.
Базовыми элементами являются:
1. Комментарии. 2. Идентификаторы. 3. Служебные слова. 4. Константы. 5. Операторы. 6. Разделители.
/* - комментарий.
Идентификаторы – имя некоторого объекта программы.
Для записи выражений в С++ используются операции присвоения <L значение>=<R значение> +=;-=;*=;/+;%=; что позволяет свести символьную запись выражения <переменная>=<переменная><операция><модификатор >. Выражения используются для вычисления значений определенного типа и включают в себя операнды (константы, переменные, функции), объединенные знаками операции скобок, которые выполняются в соответствии с их приоритетом.
Правило использования операций: при вычислении выполняется преобразование типов более коротких в более длинные. Тип выражение определяется наиболее высоким типом входящих в него переменных. Функцию можно рассматривать как простую переменную и использовать на ее месте, учитывая ее тип.
Арифметические выражения – константы, переменные, функции, объединенные знаками арифметических операций.