Постоянная и переменная величина

Лекция 1. Основные понятия

Основные понятия. Программное обеспечение: прикладное, системное и инструментальное. Операционная система. Система программирования, язык программирования, транслятор, компилятор.

Алгоритм и алгоритмический процесс.

Пример простой программы.

Постоянная и переменная величина, тип данных, описание переменных.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Программное обеспечение (ПО) - совокупность программ для ЭВМ - играет основную роль в успехе применения компьютеров. Простые и рутинные задачи компьютер может решать в автоматическом пакетном режиме, но в наиболее важных и сложных случаях используется интерактивный (диалоговый) режим работы программы с непосредственным участием человека. Для решения задач в диалоговом режиме создаются разнообразные автоматизированные (компьютерные) системы (АС), например АС управления предприятием (АСУП), АС управления технологическими процессами (АСУТП), АС научных исследований (АСНИ), автоматизированные обучающие системы (АОС), системы автоматизации проектирования (САПР), банковские системы и др.

Автоматизированная система =

аппаратура + программы + пользователи

вычислительная система

Программное обеспечение (ПО) является основной частью вычислительной системы.

Программное обеспечение ЭВМ делится на прикладное, системное и инструментальное.

Прикладное ПО предназначено для решения конкретных прикладных задач.

Системное (общее) ПО обеспечивает функционирование вычислительной системы как единого целого и необходимо для решения всех задач. Основной частью системного ПО является операционная система - комплекс программ, управляющий устройствами вычислительной системы и выполнением всех остальных программ, в том числе их взаимодействием с аппаратурой, другими программами и пользователями.

Инструментальное ПО – средства для разработки программ: системы программирования, инструментальные комплексы и отдельные программы для автоматизации разных этапов создания программного обеспечения.

Система программирования (Visual Studio, Delphi и др.) включает:

· языки программирования,

· трансляторы,

· библиотеки программ,

· текстовые редакторы,

· редакторы связей,

· загрузчики,

· средства отладки.

Язык программирования - система обозначений для записи программ. Наиболее распространенные языки программирования Basic, Pascal, C, C++, Fortran, Lisp, Prolog, Ada и др. Перечислены машинно-независимые языки высокого уровня (ЯВУ).

Машинная независимость языка означает возможность использовать язык для ЭВМ разных типов. Уровень языка определяется степенью его близости к машинному языку.

К машинно-зависимым языкам относятся в основном языки ассемблера, которые называют языками уровня 1:1 ("один к одному"), потому что команда такого языка обычно соответствует одной машинной команде.

Для использования языка программирования на ЭВМ необходим транслятор. Транслятор – программа для перевода программ с одного языка на другой.

Виды трансляторов:

· компилятор, интерпретатор, ассемблер и др.

Компилятор – анализирует и переводит программу с ЯВУ на язык, близкий к машинному языку, без непосредственного выполнения программы. Исходный модуль - текст программы на ЯВУ. Объектный модуль - результат компиляции.

Интерпретатор – анализирует и сразу выполняет каждую команду исходной программы.

Основные понятия программирования

Программирование – это наука, изучающая теорию и методы разработки, производства и эксплуатации программного обеспечения ЭВМ.

Затраты на разработку, создание и эксплуатацию программ высоки и постоянно возрастают. До половины затрат на разработку программ требует ее отладка.

Отладка программы - обнаружение ошибок в программе, их локализация и исправление.

Методы отладки

· тестирование;

· верификация.

Тестирование - выполнение программы вручную или на ЭВМ на контрольных примерах (тестах) с целью обнаружения ошибок или изучения механизма ее работы. Тест - исходные данные программы вместе с ожидаемым правильным результатом работы.

Верификация - доказательство правильности программы в общем виде, по законам математики.

Алгоритм - это описание последовательности операций, направленной на решение поставленной задачи. Основное свойство алгоритма – дискретность.

Процесс решения задачи представляется в виде последовательности шагов - операций.

Операция - действие конечной продолжительности над некоторыми объектами. Операнд - объект, участвующий в операции. Оператор - это описание операции. Алгоритм состоит из операторов.

Процесс–последовательность операций при выполнении алгоритма для конкретных исходных данных. Процессор - исполнитель алгоритма (процесса).

Алгоритмический язык - система обозначений для записи алгоритмов, например, язык программирования представляет собой систему обозначений для записи программ. Программа – алгоритм для выполнения на ЭВМ.

Способы записи алгоритма

1. Текстовый: в виде текста на естественном или искусственном языке, в том числе на языках программирования. Универсален, наиболее распространен.

2. Табличный: в форме двумерных таблиц (таблицы решений, таблицы переходов и т. п.) Не универсален, но удобен в отдельных случаях.

3. Графический. Наиболее нагляден. Используется в виде схем алгоритмов и программ.

Схема алгоритма состоит из блоков, обозначающих действия, соединенных стрелками, определяющими порядок выполнения действий. Блоки называются символами.

Правила оформления схем регламентируются государственными и международными стандартами на оформление программной документации.

Основными символами являются:

"процесс" (прямоугольник) - для описания операций ввода, обработки и вывода данных;

"решение" (ромб) - для разветвления алгоритма;

"пуск-останов" (овал) обозначает начало, конец и прерывание выполнения алгоритма;

"комментарий" - для пояснения схемы.

Основные символы, используемые в схемах алгоритмов, представлены на рис 1.1.

Рис.1.1. Основные символы (виды блоков) схем алгоритмов

Пример простой программы на языке С++

/* Программа 1. Площадь прямоугольника */

#include <iostream>

main ()

{ float a, b, /* стороны прямоугольника */

s; /* площадь прямоугольника */

cout<<"\n Стороны прямоугольника = ";

cin>>a>>b;

s = a * b;

cout<<"\n Площадь = "<<s;

return 0;

}

Можно обойтись без дополнительной переменной s, тогда вычисление площади выполняется при выводе результата:

cout<<"\n Площадь равна=”<<a * b;

Пояснения к программе.

1. /* */ - комментарий языка С, не выполняется и не влияет на работу программы.

2. main() – заголовок главной функции, круглые скобки после имени main указывают на то, что это функция. Тело функции заключено в фигурные скобки { }.

Программа на языке С состоит из одной или нескольких функций, выполнение программы начинается с функции main().

3. return - оператор возврата, завершает выполнение функции. Оператор return 0; означает успешное завершение программы.

4. float a, b, s; – объявлены переменные вещественного типа с именами a, b, s.

5. cout ”” - вызов стандартной функции для вывода сообщения и результата. В скобках задаются параметры вызова - форматная строка в кавычках и возможно список выводимых значений.

cout<<"\n Стороны прямоугольника = ";

Форматная строка содержит текст в кавычках, где символ \n - переход на новую строку.

cout<<"\n Площадь = "<< s;

Форматная строка, кроме текста, содержит формат вывода переменной s. Выводится значение переменной s или выражения a*b.

%f – формат ввода/вывода вещественного числа,

%.2f - формат вывода вещественного числа с точностью до 2-х знаков после запятой.

6. cin >> - вызов стандартной функции для ввода исходных данных.

Параметры вызова - форматная строка в кавычках и имена переменных. Символ & (амперсенд) перед именем переменной означает операцию получения адреса переменной.

7. #include <iostream> - директива препроцессора для использования стандартных функции ввода/вывода.

<stdio.h> - заголовочный файл, содержит объявления стандартных функций ввода/вывода.

8. В любом языке есть зарезервированные (ключевые, служебные) слова, которые имеют специальное назначение и могут использоваться только по своему назначению, например, ключевое слово return – оператор возврата, завершающий выполнение функции. Список ключевых слов языка С приведен в учебном пособии [1].

Постоянная и переменная величина

Данные программы представляются в виде величин различных типов, например, целых или вещественных чисел, символов.

Величина имеет обозначение, обладает значением, которое хранится по некоторому адресу в оперативной памяти и принадлежит некоторому типу данных.

Константа - для представления постоянных величин. Значение константы не может измениться.

Типы констант Примеры констант

Целые числа: 15 -1 100 9

Вещественные числа: -1.05 0.0001 (1е-4)

Символьные: ‘А’ ‘a’ ‘*’ ‘9’

Строковые: “KGTU” “Kazan”

Символические константы. Константа может быть именована, такие константы называют символическими константами, по традиции имена констант задают заглавными буквами.

Примеры объявления символических констант:

#define N 20

const float PI = 3.1415;

Переменная величина может принимать в программе различные значения. До использования в программе переменная величина должна быть объявлена.

Объявление переменной величины:

<тип> <имя> [,<имя>…];

При описании конструкций языка С используем метаязык (метаязык – язык для описания другого языка), в котором метасимволы имеют следующее значение:

1. | - "или", разделяет возможные варианты записи.

2. ... - символ повторения: предыдущий элемент может повторяться один или более раз.

3. { } - группируют несколько элементов в один для символа повторения; могут содержать выбор одного из вариантов записи (варианты указываются столбиком или разделяются символом ‘|‘).

4. [ ] - то же, что { }; кроме того, обозначают необязательность заключенной в них конструкции.

5. метапеременные заключаются в угловые скобки < >.

При объявлении переменной определяются:

имя переменной величины - идентификатор;

тип данных, к которому она относится.

Идентификатор – имя для обозначения переменной величины в программе. Кроме переменных величин именуются функции, метки. Идентификатор – последовательность латинских букв, цифр, символов подчеркивания. Идентификатор должен начинаться с буквы или символа подчеркивания. Не допускается совпадение имени с ключевыми словами языка, например, с ключевым словом while(оператор цикла).

Примеры идентификаторов:

summa, x, k2, k_sim, _t

Тип данных величины определяет:

- множество допустимых значений величины;

- набор допустимых операций над ними;

- способ представления этих значений в памяти.

Примеры объявления переменных величин

int i, j; /* две целочисленные величины */

float x, y=0; /* две вещественные величины */

char c; /* символ */

// массив из 5 целых чисел, значения элементов массива сразу определены

int z[5]={1, 3, 12,-8, 15};

float a[10][10]; /* двумерный массив вещественных чисел */

char st[80]; /* строка на 80 символов */

char s[]=“KGTU”; /* строка */

Базовые типы данных

Тип		Размер	Диапазон значений
Целочисленные величины
int	integer - целое	2 байта 16 бит	от -2¹⁵ до 2¹⁵-1, т. е. от -32768 до 32767
short (<= int)	короткое	2 байта 16 бит	от -32768 до 32767
unsigned	беззнаковое (неотрицательное) число	2 байта 16 бит	от 0 до 2¹⁶-1, т. е. от 0 до 65535
long (>= int)	длинное	4 байта 32 бита	от -2³¹ до 2³¹-1 т. е. приблизительно ±2*10⁹
char	символьное	1 байт 8 бит	от 0 до 255
Вещественные величины
float	плавающее (с плавающей точкой)	4 байта, Точность: 6..7 значащих цифр	± (от 10^-38до 10⁺³⁸)
double	двойной точности	8 байт Точность: 15 значащих цифр	± (от 10^-308 до 10⁺³⁰⁸)
long double	длинное двойной точности	10 байт Точность: 19 значащих цифр	± (от 3.4·10^-4932 до 1.1·10⁺⁴⁹³²)

Размер памяти и диапазон значений зависят от реализации языка. Типичные для IBM PC-совместимых 16-битовых компьютеров характеристики разновидностей целого типа приведены выше. На 32-битовых компьютерах обычно используют четырехбайтовые целые числа.

Прочие типы величин:

· пустой – void;

· перечислимый – enum.

Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 273; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!