Алгоритмизация и программирование

План 1. Понятие алгоритма и его свойства 2. Способы описания алгоритмов 3. Основные алгоритмические конструкции 4. Базовые алгоритмы 5. Простые и структурированные типы данных 6. Создание программ 7. Основные понятия языка программирования Basic 8. Классификация и обзор языков программирования 9. Методы проектирования программ 10. Жизненный цикл программного обеспечения

1. Понятие алгоритма и его свойства Алгоритм (от algoritmi)- предписание, однозначно задающее процесс преобразования исходной информации в виде последовательности элементарных дискретных шагов, приводящих за конечное число их применений к результату. Мухаммед ибн Муса аль-Хорезми ( )

Разновидности алгоритмов: вычислительные – работают с простыми видами данных (числа, векторы, матрицы), но процесс вычисления может быть длинным и сложным; информационные – реализуют небольшие процедуры обработки (например, поиск элементов, удовлетворяющих определенному признаку), но для больших объемов информации; управляющие – непрерывно анализируют информацию, поступающую от тех или иных источников, и выдают результирующие сигналы, управляющие работой тех или иных устройств.

Свойства алгоритма Дискретность – последовательное выполнение простых или ранее определённых (подпрограммы) шагов. Преобразование исходных данных в результат осуществляется дискретно во времени. Понятность – каждая команда алгоритма должна быть понятна тому, кто исполняет алгоритм; в противном случае, эта команда и, следовательно, весь алгоритм в целом не могут быть выполнены. Определенность - каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвольного толкования. Результативность означает возможность получения результата после выполнения конечного количества операций. Корректность - решение должно быть правильным для любых допустимых исходных данных. Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных (разработка в общем виде).

Составление алгоритма является обязательным этапом автоматизации любого процесса.

2. Способы описания алгоритмов словесный (на естественном языке); формульно-словесный; табличный (обычно носит вспомогательный характер); графический (использует элементы блок-схем).

Блок-схема - графическое изображение структуры алгоритма, в котором каждый этап процесса переработки данных представляется в виде геометрических фигур (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых при этом операций.

- начало или конец алгоритма - ввод/вывод данных или результата на экран монитора - процесс – арифм.выражение или операция присваивания - проверка условия - подпрограмма - вывод на принтер - циклический процесс. нет да

3. Основные алгоритмические конструкции Линейным принято называть вычислительный процесс, в котором этапы вычислений выполняются в линейной последовательности и каждый этап выполняется только один раз. оператор1 оператор2 оператор3

начало Ввод А, В С = А 2 + В 2 Вывод С конец Блок-схема вычисления гипотенузы по теореме Пифагора

Разветвляющийся вычислительный процесс реализуется по одному из нескольких заранее предусмотренных направлений (ветвей) в зависимости от выполнения некоторого условия (логического выражения - ЛВ). Ветвящийся процесс, включающий в себя две ветви, называется простым, более двух ветвей - сложным.

полное ветвление если-то-иначе серия команд 1 серия команд 2 ЛВ данет серия команд ЛВ данет неполный вариант ветвления если-то

Алгоритм вычисления функции: начало Ввод a, b, c, d, x Вывод Y конец X > 0 Y = c / dY = a + b да нет

Циклический вычислительный процесс (цикл) включает участки, на которых вычисления выполняются многократно по одним и тем же математическим формулам, но при разных значениях исходных данных.

Цикл называется детерминированным (цикл с параметром), если число повторений тела цикла заранее известно или определено. Цикл называется итерационным (с пред- и постусловием), если число повторений тела цикла заранее неизвестно, а зависит от значений переменных, участвующих в вычислениях.

серия команд ЛВ да нет серия команд пц:=нз, кз, ш цикл с предусловием цикл с постусловием цикл с параметром серия команд ЛВ да нет

4. Базовые алгоритмы Алгоритм поиска наибольшего (наименьшего) значения: за max (min) принимаем значение любого из данных и поочередно их сравниваем. Если окажется, что очередное значение входного данного больше (меньше) max (min), то max (min) присваиваем это значение. Алгоритм использует неполное ветвление.

Пример. Заданы три числа a, b, c. Найти значение наименьшего из них. начало Ввод a, b, c Вывод min конец b

Алгоритм Евклида – алгоритм нахождения НОД (наибольшего общего делителя) двух натуральных чисел m и n (m n). Используется цикл с предусловием, в который вложена операция ветвления Начало Ввод m, n m n m > n n=n-mm=m-n нет да Вывод m Конец да m=18 n=12 m=6 n=6 НОД=6

Пример. Вычислить факториал F натурального числа N (N!=1 2 3… N). Используется цикл со счетчиком i. Начало Ввод N i = 1, N, 1 F=F*i Вывод F Конец F=1 N=4 F=1 i=1 F=1*1=1 i=2 F=1*2=2 i=3 F=2*3=6 i=4 F=6*4=24

Правило произведения: начальное значение произведения Р=1; в теле некоторой циклической конструкции выполнить команду: Р = Р *

Пример. Составим алгоритм вычисления суммы N первых натуральных чисел. Используется цикл с предусловием. начало Ввод N Вывод S конец i > N S=S+i i=i+1 да нет S=0, i=1 N=5 S=0 i=1 S=0+1=1 i=2 S=1+2=3 i=3 S=3+3=6 i=4 S=6+4=10 i=5 S=10+5=15 i=6 S=15

Правило суммирования: начальное значение суммы S=0; в теле некоторой циклической конструкции выполнить команду: S = S +

Пример. Задано 20 чисел. Сколько среди них чисел, больших 10? начало Ввод x Вывод K конец x > 10 да нет K = K+1 K=0 i=1, 20, 1

Правило счетчика: начальное значение счетчика K=0; в теле некоторой циклической конструкции выполнить команду: K = K + 1

Рис. Расположение циклов а б в последовательные вложенные запрещенные

Алгоритм любой задачи может быть представлен как комбинация представленных выше элементарных алгоритмических структур, поэтому данные конструкции: линейную, ветвящуюся и циклическую, называют базовыми.

Рекурсивным называется алгоритм, организованный таким образом, что в процессе выполнения команд на каком- либо шаге он прямо или косвенно обращается сам к себе.

Задания для самостоятельной работы 1) Определите значение целочисленной переменной х после выполнения следующего фрагмента алгоритма: x=55, y=75 x y x > y y=y-xx=x-y нет да

2) Определите значение переменной В : A = 1 B = 2 C = 1 B = A + B C = C + 1 C < 4 да нет

3) Определите значение переменной А : A = 2 B = 3 B = B - 1 A = A*2 + 1 B > 0 да нет

5. Простые и структурированные типы данных Простые типы данных: целые и вещественные числа, символы и логические величины. Переменная - это именованный объект (ячейка памяти), который может изменять свое значение. Тип переменной задает: используемый способ записи информации в ячейке памяти; необходимый объем памяти для ее хранения.

Если переменные присутствуют в программе, на протяжении всего времени ее работы их называют статическими. Переменные, создающиеся и уничтожающиеся на разных этапах выполнения программы, называют динамическими. Данные, значения которых не изменяются на протяжении работы программы, называют константами.

Тип данных, позволяющий хранить вместе под одним именем несколько переменных, называется структурированным. Массив - упорядоченная совокупность однотипных величин, имеющих общее имя, элементы которой адресуются (различаются) порядковыми номерами (индексами). Количество элементов массива называют размерностью.

Блок-схема алгоритма ввода элементов массива А(10) i = 1, 10, 1 Ввод A(i)

Пример. Вычислить среднее арифметическое положительных элементов массива А(10). начало Положительных элементов нет конец A(i)>0 S=S+A(i) N=N+1 да нет S=0, N=0 N>0 SA=S/N да i = 1, 10, 1 Ввод A(i) i = 1, 10, 1 нет Вывод SA

Пример. В массиве А(10) найти наибольший элемент и его индекс. начало A(m), m конец A(i)>A(m) m = i да нет m = 1 i = 1, 10, 1 Ввод A(i) i = 2, 10, 1

Двумерный массив характеризуется двумя размерностями N и М, определяющими число строк и столбцов соответственно.

Алгоритм ввода матрицы А(N М). i = 1, N, 1 Ввод A(i,j) j = 1, M, 1

Пример. Задана матрица символов Х(100x100), представляющая собой карту ночного неба; звездам на карте соответствуют символы «*». Определить: сколько звезд на карте?

6. Создание программ Программа - это описание алгоритма и данных на некотором языке программирования, предназначенное для последующего автоматического выполнения. Программирование - это 1) раздел информатики, изучающий методы и приемы составления программ для компьютеров; 2) теоретическая и практическая деятельность, связанная с созданием программ.

Свойства программ: Выполнимость - возможность выполнения программы на данном типе компьютеров. Мобильность - возможность переноса программы на другой тип компьютеров. Правильность программы - правильность результатов, получаемых с помощью данной программы. Эффективность - минимум времени выполнения, минимум машинной памяти и других ресурсов компьютера.

Язык программирования это система обозначений, служащая для точного описания программ или алгоритмов для ЭВМ. Основные требования, предъявляемые к языкам программирования: наглядность; единство; гибкость; модульность; однозначность.

Алфавит - это фиксированный для данного языка набор основных символов («букв алфавита»), из которых должен состоять любой текст, написанный на нем (никакие другие символы в тексте не допускаются). Синтаксис - система правил, определяющих допустимые конструкции языка программирования из букв алфавита. Семантика определяет смысловое значение предложений языка.

В зависимости от детализации предписаний определяют уровень языка программирования (чем меньше детализация, тем выше уровень). По данному критерию различают следующие языки программирования: машинные (самого низкого уровня); машинно-ориентированные (ассемблеры); машинно-независимые (высокого уровня).

Машинные и машинно-ориентированные языки требуют подробного описания самых мелких деталей процесса обработки данных. Язык ассемблера это машинно- зависимый язык низкого уровня, в котором отдельным машинным командам соответствуют мнемонические (легко запоминаемые) имена, записываемые в текстовом виде.

Языки высокого уровня более разнообразны и интуитивно понятны для человека. Преимущества: универсальность - программа, написанная на таком языке, может выполняться на разных машинах; независимость от аппаратуры, т.к. языки высокого уровня в значительной мере являются машинно- независимыми.

Перевод программы с алгоритмического языка на машинный осуществляется с помощью специальной программы транслятора. Существуют два типа трансляторов: компиляторы и интерпретаторы. В реально функционирующих системах программирования используются обе технологии компиляции и интерпретации.

Интерпретатор берет очередной оператор языка из текста программы, анализирует его структуру и затем сразу исполняет. Компиляторы, напротив, полностью обрабатывают весь текст программы, прежде чем запускать ее на исполнение.

Рис. Процесс создания программы, готовой к исполнению Исходный код Объектный код Загрузочный модуль ТрансляцияРедактор связей

Состав системы программирования: Текстовый редактор (необходимый для создания и редактирования исходного кода программы на языке программирования) Компилятор Редактор связей Отладчик (позволяет анализировать работу программы во время ее выполнения, выполнять программу по шагам) Библиотеки функций (готовые подпрограммы, реализующие стандартные функции - математические, логические и т.п.) Справочная система.

Среды быстрого проектирования (Rapid Application Development, RAD-среды) используют визуальный подход. Наибольшую популярность приобрели: для языка Basic - Microsoft Visual Basic; Pascal - Borland Delphi; C++ - Borland C++Builder; Java - Symantec Cafe. К системам проектирования, использующим визуальные средства разработки, можно отнести также AutoCAD, системы лабораторных исследований Lab View, MATLAB, математический пакет Maple.

CASE-технологии (Computer Aided Software Engineering – автоматизированное проектирование и создание программ) - это метод проектирования информационных систем, позволяющий в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. CASE-технологии предоставляют специальные графические средства (диаграммы) для изображения различного рода моделей.

7. Основные понятия языка программирования Basic Метка – это произвольное обозначение, которое начинается с латинской буквы и заканчивается двоеточием, например: а1:, ВС400:, vivod: Команды, записываемые в одной строке, отделяются двоеточием, например: А = 5 : В$ = «Символ Т» : rm = 1+exp(5.2)

Любую команду в программе можно снабдить поясняющим текстом – комментарием, который можно записать двумя способами: 1) С помощью оператора REM: REM произвольный_текст 2) С помощью апострофа: произвольный_текст

Алфавит языка BASIC включает: все латинские прописные и строчные буквы; арабские цифры (0-9); служебные знаки. Имя переменной – это произвольный набор символов (от 1 до 40), причем первый символ должен быть латинской буквой, а остальные – латинскими буквами или цифрами.

BASIC различает пять типов данных и определят их по суффиксу, т.е. по последнему символу в имени переменной. % - целое число (от –32768 до ) – занимает в памяти 2 байта; & - длинное целое число (от – до ) – 4 байта; ! – вещественное число обычной точности (по модулю может достигать Е+38) – 4 байта; # - вещественное число двойной точности (по модулю могут достигать …D+308) – 8 байта; $ - строка символов (длина строки символов: от 0 до 32767).

Например: RAS% = 5 : t2$ = Windows Если суффикс опущен, по умолчанию считается, что тип этой переменной – вещественное число обычной точности. DEFINT I-L - все переменные, имена которых начинаются с букв, лежащих в указанном диапазоне (т.е. с I, J, K, L), будут считаться целыми (INTEGER).

Общий формат команды описания типа: DEFINT X-Y (целые числа, INTeger) DEFLNG X-Y (длинные целые числа, LoNG) DEFSNG X-Y (вещественные числа обычной точности, SiNGle) DEFDBL X-Y (вещественные числа двойной точности, DouBLe) DEFSTR X-Y (строки символов, STRing)

Значения констант записываются явно – числом или строкой символов, или с помощью специального оператора: CONST имя_ константы = значение Например: a% = 1.2 : z$ = Москва – Париж или CONST P3 = 60, n% = 12

Арифметические выражения – это выражения, которые содержат числа в явном виде, переменные, константы, функции, а также знаки арифметических действий (+, -, *, /, ^). Значением арифметического выражения является число. В QBASIC употребляются еще два знака арифметических операций: \ - целочисленное деление (дробная часть отбрасывается); MOD – вычисление остатка от деления.

Математические функции НазваниеМатематическ ий вид Basic СинусSin xSIN (x) КосинусCos xCOS (x) Тангенсtg xTAN (x) Арктангенсarctg xATN (x) Логарифм натуральный ln xLOG (x) Абсолютное значение |x|ABS (x) Корень квадратныйxSQR (x) Экспонентаexex EXP (x)

FIX (арифм_выражение) – возвращает целую часть арифм_выражения. INT (арифм_выражение) – возвращает наибольшее целое, которое меньше или равно значению арифм_выражения. CINT (арифм_выражение) – округляет значение арифм_выражения по правилам арифметики. Например: PRINT FIX(24.8); INT(24.8); CINT(24.8) PRINT FIX(-24.3); INT(-24.3); CINT(-24.3)

Условные выражения – выражения, содержащие числа, переменные, функции, строки символов, а также знаки: = ; ; >; =;

Логические выражения – состоят из условных выражений, которые соединяются между собой знаками логических операций AND («и», конъюнкция) OR («или», дизъюнкция) NOT (отрицание) Например, NOT (a > b) Логическое выражение принимает логическое значение: TRUE (истина) или FALSE (ложь).

Символьные выражения содержат строки символов. Конкатенация - соединение строк. Знак этой операции – «+» (плюс), а результат операции – новая строка символов. Например, значением выражения «Оболочка» + «Windows» является строка символов «Оболочка Windows».

Сравнение строк ведется по кодам символов, входящих в сравниваемые строки. Например: "DOG" > "CAT", "M16 ">"M16 Операция присваивания: Имя_переменной = выражение Например: Х = 100 text$ = Basic

Ввод данных с клавиатуры: INPUT [строка_подсказка ;] список переменных Строка_подсказка – произвольный текст, который выдается на экран, начиная с текущей позиции курсора. В списке переменных через запятую указываются имена переменных, которые принимают вводимые данные. Например: INPUT Введите коэффициент b и код режима; b!, kr$ На экран выводится: Введите коэффициент b и код режима? _

Объявление блока данных: DATA список_констант В списке_констант через запятую указываются значения констант из вашего набора, например: 10 DATA 5, 25, 12.3, 56, ABC 20 DATA 7, BASIC, WINDOWS, 78.3

Читать из блока данных: READ список_переменных В списке_переменных через запятую указываются имена переменных, которым присваиваются значения констант из блока данных. Например: READ а%, р%, с! а%=5, р%=25, с!=12.3

Восстановление указателя блока данных: RESTORE [номер_строки или метка] где номер_строки (метка) должен указывать на оператор DATA. Например: RESTORE 20, READ a%, zt$, kl$ a% = 7, zt$ = BASIC, kl$ = WINDOWS.

Вывод данных на дисплей: PRINT список_выражений В списке_выражений перечисляются выражения, значения которых надо вывести на дисплей. Например, команда PRINT мне; k%; лет выведет на экран: мне 16 лет (если значение k% равно 16) Если в качестве разделителя в списке_выражений указана запятая, QBASIC выводит данные по зонам, каждая зона – 14 позиций.

Безусловный переход: GOTO номер_строки или метка Например: 10 GOTO m1... m1: PRINT Решение получено

Условный переход (ветвление) IF… THEN… ELSE… (ЕСЛИ… ТО… ИНАЧЕ…) Блочный формат IF условие_1 THEN блок команд_1 [ELSEIF условие_2 THEN блок команд_2... [ELSE блок команд_n ]…] END IF Линейный формат IF условие THEN блок_1 [ELSE блок_2]

Цикл со счетчиком FOR…NEXT (для…следующий) FOR счетчик = начало TO конец [STEP шаг ] блок_команд NEXT счетчик Пример Подсчитаем сумму четных чисел в промежутке от 1 до 50. S = 0 начальное значение cуммы FOR i = 2 TO 50 STEP 2 S = S + i NEXT i PRINT Сумма четных чисел S =; S END

С помощью FOR…NEXT можно организовать вложенные циклы – каждый со своим FOR, NEXT и счетчиком: FOR i = … FOR j =… … NEXT j NEXT i Из цикла FOR…NEXT с помощью оператора EXIT FOR можно выйти досрочно. Управление передается команде, следующей за NEXT.

Цикл WHILE…WEND (пока…конец). WHILE условие блок _команд WEND Пример Подсчитаем сумму четных чисел в промежутке от 1 до 50. S = 0 начальное значение cуммы i = 2 первое четное число WHILE i < = 50 S = S + i i = i + 2 WEND PRINT Сумма четных чисел S =; S END

Универсальный цикл DO…LOOP (делать…цикл). с предусловием: DO WHILE условие блок_команд LOOP DO UNTIL условие блок_команд LOOP с постусловием: DO блок_команд LOOP WHILE условие DO блок_команд LOOP UNTIL условие

Пример. Подсчитаем сумму четных чисел в промежутке от 1 до 50. 1) S = 0 : i = 2 DO WHILE i < = 50 S = S + i i = i + 2 LOOP PRINT S =; S 2) S = 0 : i = 2 DO UNTIL i > 50 S = S + i i = i + 2 LOOP PRINT S =; S 3) S = 0 : i = 2 DO S = S + i i = i + 2 LOOP WHILE i < = 50 PRINT S =; S 4) S = 0 : i = 2 DO S = S + i i = i + 2 LOOP UNTIL i > 50 PRINT S =; S

Описание массива: DIM имя (размер) [ AS тип ] Например: DIM A(10) AS Integer, B(5) AS String Пусть дан числовой массив из N элементов. Надо отсортировать его по возрастанию. Сортировка методом "пузырька". Сравниваем элементы массива попарно и, в случае, если они расположены не по порядку, меняем их местами. В результате максимальное число после каждого шага сортировки как бы всплывает в конец массива, на свое заслуженное место.

Рассмотрим массив А = {5, 4, 3, 2, 1} Отсортируем его по возрастанию

INPUT n DIM A(n) FOR i=1 to n ввод элементов массива A(i)=INT(20*RND)-10 ' A(i)=INT((max-min)*RND)+min PRINT A(i) NEXT i FOR i=1 to n-1 сортировка FOR j=i+1 to n IF a(i)>a(j) THEN SWAP a(i), a(j) NEXT j NEXT i FOR i=1 to n вывод элементов массива PRINT A(i) NEXT I END

a 11 a 12 a 13 a 14 a 15 i+j=n+1 a 21 a 22 a 23 a 24 a 25 a 31 a 32 a 33 a 34 a 35 a 41 a 42 a 43 a 44 a 45 a 51 a 52 a 53 a 54 a 55 i=j правило элементов главной диагонали правило элементов побочной диагонали Пример. Вывести на печать часть двумерного массива: a 11 a 12 a 13 a 14 a 15 a 22 a 23 a 24 a 33

INPUT n DIM A(n,n) FOR i=1 to n FOR j=1 to n A(i,j)=INT(20*RND)-10 PRINT A(i,j); NEXT j PRINT NEXT i FOR i=1 to n FOR j=1 to n IF i

Функции для работы с символьными данными: ASC (симв_выражение) - возвращает целое число – десятичный код первого символа значения симв_выражения (в соответствии с кодовой таблицей символов). Например: PRINT ASC (Q) На экране: 81 CHR$ (код_символа) - возвращает символ, соответствующий заданному коду. Например: PRINT CHR$ (65) На экране: A VAL (симв_выражение) - рассматривает значение симв_выражения как цепочку цифр и возвращает число, представленное этими цифрами. Например: PRINT VAL (+6.53) На экране: STR$ (арифм_выражение) - возвращает строку символов, представляющую в цифрах значение арифм_выражения. Напр.:n% = 24: PRINT Лот + STR$ (n%) На экране: Лот24 LEN (симв_выражение) - возвращает длину значения симв_выражения (длину строки в символах). Например: a% = LEN (Текст): PRINT а% На экране: 5 Максимальная длина строки составляет 255 символов.

LEFT$ (симв_выражение, n) - возвращает строку символов из n левых символов значения симв_выражения. Например:a$ = LEFT$ (Париж- + Москва, 5): PRINT a$ На экране: Париж RIGHT$ (симв_выражение, n) - возвращает строку символов из n правых символов значения симв_выражения. Например: b$ = RIGHT$ (Токио, Япония, 6): PRINT b$ На экране: Япония MID$ (симв_выражение, k, n) - возвращает фрагмент симв_выражения из n символов, начиная с k – го (k = 1, 2, …). Напр.: с$ = MID$ (Галактика, 3, 4) PRINT c$ На экране: лакт LTRIM$ (симв_выражение) - возвращает копию строки с удаленными пробелами слева. RTRIM$ (симв_выражение) - возвращает копию строки с удаленными пробелами справа. SPACE$ (n) - возвращает строку пробелов длиной n ( ). STRING$ (k, n) - создает и возвращает строку одинаковых символов. k - длина строки, n - десятичный код символа.

Пример. Вывод строки символов в обратном порядке. INPUT Введите любую строку символов; c$ n = LEN (c$) DIM a$ (n) FOR i = 1 TO n a$ (i) = MID$ (c$, i, 1) NEXT i FOR i = n TO 1 STEP –1 PRINT a$ (i) NEXT i END

Графический режим работы адаптера устанавливается оператором SCREEN N где N – номер видеорежима (0-13). Рекомендуемые режимы: 9 (для видеоадаптера EGA) и 12 (для VGA). Видеорежи м РазрешениеТекст

Установка цветов: COLOR C1, C2 где C1 – номер цвета символов, C2 – номер фона. Отдельный пиксель можно зажечь заданным цветом любой из двух универсальных команд: PRESET (x, y) [, C ] PSET (x, y) [, C ] Номер цвета пикселя с возвращает оператор POINT (x, y) где x и y – координаты пикселя.

Координаты выводимого текста можно указать с помощью команды LOCATE x, y где x, y – координаты курсора. Например: A = 48 LOCATE 12, 44 PRINT A=; a; На экране: А = 48

Графические примитивы LINE (x1, y1) – (x2, y2), C [, x] Если параметр x опущен, оператор LINE вычерчивает линию цветом C с координатами x1, y1 (начало линии) и x2, y2 (конец линии). Если указан параметр x, вычерчивается прямоугольник, причем x1, y1 – координаты левого верхнего угла прямоугольника, x2, y2 – координаты правого нижнего угла. При x = B вычерчивается контур прямоугольника, при x = BF – закрашенный (цветом С) прямоугольник. Например: LINE (60, 110) – (260, 60), 14 Линия LINE (140, 120) – (300, 220), 6, B Прямоугольник LINE (380,60) – (580, 180), 4, BF Закрашенный прямоугольник

CIRCLE (x, y), r, C, [, f1, f2, e] x, y - координаты центра окружности (или эллипса) r - радиус окружности или эллипса (в точках). Если последние три параметра опущены, цветом С рисуется окружность. Если вы хотите нарисовать дугу, укажите f1 и f2 – значения углов в радианах, определяющих начало и конец дуги. Углы отсчитываются против часовой стрелки. Если вы хотите нарисовать эллипс, укажите е – отношение вертикальной оси эллипса к горизонтальной. Например: CIRCLE (110, 340), 60, 14 окружность CIRCLE (220, 340), 50, 6, 0, 1.57 дуга CIRCLE (390, 340), 60, 2,,,.6 эллипс

PAINT (x, y), C1, C2 - закрашивает замкнутую область цветом С1. x, y - координаты любой точки, которая находится внутри области; С2 – цвет границы замкнутой области. VIEW (x1,y1) – (x2,y2) [, c1, c2] - выделяет на экране прямоугольную область, окно; (x1,y1), (x2,y2) – координаты верхнего левого и правого нижнего углов. с1 – цвет заливки; с2 – цвет контура. WINDOW (xa, ya) – (xb, yb) - задает в окне привычную декартову систему координат; - (xa,ya) и (xb,yb) – предельные значения x и y в окне.

8. Классификация и обзор языков программирования ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ Процедурные (императивные) - проблемно- ориентированные; - универсальные Объектно- ориентированные - объектные; - визуальные Декларативные - функциональ- ные; - логические

Процедурные языки при решении задачи требуют в той или иной форме явно записать порядок (процедуру) этого решения. Проблемно-ориентированные языки: Fortran (FORmula TRANslation) - предназначен для решения научно-технических задач; Cobol (COmmon Business Oriented Language - общепринятый деловой язык) - компилируемый язык для решения экономических задач. Basic (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code - универсальный символический код для начинающих) - для решения небольших вычислительных задач в диалоговом режиме.

Универсальные языки: PL/1 (Programming Language One) - первый многоцелевой универсальный язык. Pascal - учебный язык программирования, создан в гг. Никлаусом Виртом. Ada - предназначен для создания и длительного сопровождения больших программных систем, управления процессами в реальном масштабе времени. С - был разработан в лаборатории Bell для реализации операционной системы UNIX в начале 70-х гг. С+, Modula.

Декларативные языки построены на описании данных и искомого результата (определяют что надо вычислить, а не как это сделать, в отличие от процедурных). В функциональном (аппликативном) программировании программа представляет собой последовательность описаний функций и выражения, которые необходимо вычислить. Лисп (LISP, LISt Processing обработка списков) - создан в 1959 г. Джоном Маккарти, ориентирован на структуру данных в форме списка и позволяет организовать эффективную обработку больших объемов текстовой информации. РЕФАЛ, Haskell.

Логическое (реляционное) программирование основано на символической логике. Пролог (PROLOG, PROgramming in LOGic программирование в терминах логики) - язык искусственного интеллекта, создан в 1973 г. французским ученым Аланом Кольмероэ Mercury, KLO.

Объектно-ориентированные языки. Основная идея: «объект = данные + процедуры (методы)» Объект - это совокупность свойств (параметров) определенных сущностей и методов их обработки (программных средств). Свойство характеризует объект и его параметры. Все объекты наделены определенными свойствами, которые в совокупности и выделяют (определяют) его. Методом называют набор допустимых действий над объектом или его свойствами. Событие - это характеристика изменений состояния объекта.

Классом называют совокупность объектов, характеризующихся общностью свойств и применяемых к ним методов обработки. Любой созданный объект становится экземпляром класса. Полиморфизм - возможность использования методов с одинаковыми именами для обработки данных разных типов. Важнейшие принципы объектного подхода: инкапсуляция и наследование. Инкапсуляция – объединение данных и свойственных им процедур (методов) обработки в одном объекте. Наследование предусматривает создание новых классов на базе существующих, что дает возможность классу-потомку иметь (наследовать) все свойства класса-родителя.

C++ - компактная компилирующая система, была разработана в начале 80-х гг. в лаборатории Bell корпорации AT&T. Java – язык интерпретирующего типа, был создан компанией Sun в начале 90- х годов на основе Си++.

Системы визуального программирования имеют интерфейс, позволяющий при составлении текста программы видеть те графические объекты, для которых она пишется. Visual Basic, Delphi, C++ Builder, Visual C++. VBA (Visual Basic for Application) является общей языковой платформой для приложений Microsoft Office, служит для написания макросов программ, предназначенных для автоматизации выполнения многих операций.

Языки программирования баз данных Имеют функциональное назначение. Для обработки больших массивов информации и выборки записей по определенным признакам в начале 70-х гг. был создан структурированный язык запросов SQL (Structured Query Language). Практически в каждой СУБД имеется свой универсальный язык, ориентированный на ее особенности. В Oracle имеется встроенный язык PL/SQL, в Informix INFORMIX 4GL, в Adabas - Natural и т.д.

Языки программирования для компьютерных сетей (скрипт-языки) являются интерпретируемыми: HTML (Hyper Text Markup Language) универсальный язык разметки гипертекста, используемый для подготовки Web-документов для сети Internet; разработан британским учёным Тимом Бернерсом-Ли в г. в Швейцарии. Perl - предназначен для эффективной обработки больших текстовых файлов, разработал в 80-х гг. Ларри Уолл.

Tcl/Tk - ориентирован на автоматизацию рутинных операций и состоит из мощных команд, выполняющих обработку нетипизированных объектов, разработал в конце 80-х гг. Джон Аустираут VRML. Язык моделирования виртуальной реальности, создан в 1994 г. Сейчас VRML вытесняется форматом X3D. Языки моделирования При моделировании систем применяются формальные способы их описания формальные нотации, с помощью которых можно представить объекты и взаимосвязи между ними в системе. Такие системы называют CASE-системами.

9. Методы проектирования программ 1)алгоритмическое программирование; 2)структурное проектирование (проектирование на основе потоков данных); 3)объектно-ориентированное проектирование. Алгоритмическое программирование Текст программы представляет собой линейную последовательность операторов присваивания, цикла и условных операторов.

В основе структурного проектирования лежит целенаправленное структурирование задачи на отдельные составляющие. Типичными методами структурного проектирования являются: структурное программирование; нисходящее проектирование; модульное программирование; событийно-ориентированное программирование.

Структурное программирование основано на модульной структуре программного продукта и типовых управляющих структурах алгоритмов обработки данных (линейная, ветвление, цикл). Структура программы должна отражать структуру решаемой задачи. Для этого используют подпрограммы набор операторов, выполняющих нужное действие и независящих от других частей исходного кода. Наличие подпрограмм позволяет вести разработку программ «сверху вниз»; такой подход называется нисходящим проектированием.

Модульное программирование базируется на использовании логически взаимосвязанной совокупности функциональных элементов (модулей). Принципы модульного программирования во многом сходны с принципами нисходящего проектирования. Событийное программирование является развитием идей нисходящего проектирования; оно основано на определении и постепенной детализации реакции программы на различные события.

Объектно-ориентированное программирование Эта технология разработки программных продуктов объединяет данные и процессы их обработки в новые логические сущности - объекты, каждый из которых может наследовать характеристики (методы и данные) других объектов, обеспечивая тем самым повторное использование программного кода. Такой принцип конструирования программ называют восходящим программированием.

10. Жизненный цикл программного обеспечения Жизненный цикл программного обеспечения – это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации. Этапы, характерные для решения большинства задач с помощью компьютера: 1) Постановка задачи: сбор информации; формулировка условий; определение конечных целей решения задачи; определение формы выдачи результатов; описание данных.

2) Этап формализации: анализ и исследование задачи (модели); анализ существующих аналогов; анализ технических и программных средств; разработка математической модели; разработка структур данных. Моделирование – создание и исследование модели, замещающей оригинал. Модель - это новый объект, который отражает некоторые существенные стороны изучаемого объекта.

Различают модели: детерминированные (в системах отсутствуют случайные воздействия) и стохастические (в системах присутствуют вероятностные воздействия); предметные (материальные) и знаковые (информационные); статические (описывающие систему в определенный момент времени) и динамические (рассматривающие поведение системы во времени). В свою очередь, динамические модели подразделяют на дискретные, (в которых все события происходят по интервалам времени), и непрерывные (все события происходят непрерывно во времени).

Информационная модель (в общем случае) – это описание объекта моделирования. Формализация – это замена реального объекта или процесса его формальным описанием, т.е. информационной моделью. Формы информационных моделей: вербальные (словесные, описательные), графические, табличные, математические, формально-логические.

Уровни информационных моделей: концептуальная модель– обеспечивает интегрированное представление о предметной области (технологические карты, план производства); имеет слабо-формализованный характер логическая – формализуется из предыдущей (к.м.) путем выделения конкретной части, ее детализации и формализации математическая модель – л.м., формализующая на языке математики взаимосвязи в выделенной предметной области.

3) Разработка алгоритма: выбор метода решения задачи; выбор формы записи алгоритма; проектирование алгоритма. 4) Программирование: выбор языка программирования; уточнение способов организации данных; запись алгоритма на выбранном языке. 5) Тестирование и отладка программы: синтаксическая отладка; отладка семантики и логической структуры; тестовые расчеты и анализ результатов тестирования; совершенствование программы.

Когда программа закончена (готова работоспособная альфа-версия), она поступает на тестирование Тестирование - проверка правильности работы программы в целом, либо ее составных частей. Отладка - это процесс поиска и устранения ошибок (синтаксических и логических) в программе, производимый по результатам ее выполнения на компьютере.

6) Анализ результатов решения задачи и уточнение в случае необходимости математической модели с повторным выполнением этапов ) Сопровождение программы: ее доработка для решения конкретных задач, а также составление технической документации к решенной задаче, к математической модели, к алгоритму, к программе, к набору тестов, к использованию. Сопровождение программы - документация и инструкция по эксплуатации программы.