Основы программирования

Теория программирования

Чтобы решить какую-либо задачу с помощью компьютера, в него следует ввести четко сформулированные инструкции или команды. Составление такой последовательности команд, которая необходима для решения поставленной задачи, и является целью программирования [1,2].

Практически в любой задаче имеются исходные данные, по которым нужно получить результат. Они перерабатываются компьютером по определенным правилам – алгоритму обработки.

Алгоритм - это описание последовательности действий, выполнение которых необходимо для решения задачи. Иначе говоря, алгоритм описывает последовательность действий, ведущих от исходных данных к искомому результату.

Разработка алгоритма решения задачи осуществляется путем ее разбиения на шаги (или этапы), которые выполняются последовательно. При разработке алгоритма необходимо указать содержание всех шагов, а также порядок их выполнения.

Программа – это алгоритм, по которому компьютер обрабатывает информацию. Она представляет собой набор команд или инструкций, которые должен выполнить процессор для решения конкретной задачи.

Современные компьютеры пока не приспособлены к выполнению команд, составленных на разговорном языке, например, на русском или английском. Поэтому при составлении программ используются специальные языки программирования, называемые алгоритмическими. Команда на выполнение в алгоритмических языках носит название оператора. Составляя программу на алгоритмическом языке, необходимо тщательно придерживаться его правил. Никакие ошибки или описки в программе недопустимы, каждая языковая конструкция интерпретируется однозначно и разночтения здесь исключены.

В настоящий момент существуют много языков программирования и их реализаций. Приведем классификацию языков программирования по их уровню.

Как известно, ядром любой вычислительной системы является центральный процессор (в персональном компьютере – микропроцессор), который оперирует исключительно двоичными данными [1]. Чтобы процессор смог выполнить любую команду, она должна быть представлена в виде двоичного числа. Процессор может выполнять только самые элементарные с точки зрения человека команды: сдвиг двоичного числа на несколько разрядов вправо или влево, обмен данными между внутренним регистром и памятью. Набор двоичных кодов, которые может выполнять процессор, называют машинным кодом. Машинный код – это базовый язык процессора.

Программирование в машинных кодах называют программированием на языке нижнего уровня. Такое программирование – очень сложная задача. Более того, машинный код у разных процессоров разный. Это означает, что программа, написанная в машинном коде для компьютеров типа IBM PC, не будет работать на компьютерах Macintosh и наоборот. Но сейчас программистами машинный код практически не используется, а применяются языки высокого уровня. Разработанные с их помощью программы представляют собой набор команд, написанных на ограниченном естественном языке.

Развитие языков программирования, да и всего программирования в целом, характеризуется общей тенденцией повышения их уровня. В таблице 1.1 приведена характеристика языков программирования по их уровню. При этом машинные языки, ассемблеры, макроассемблеры относятся к языкам нижнего уровня. К языкам высокого уровня относятся такие наиболее распространенные процедурные языки, как Visual Basic, Delphi (Pascal), C++.

Таблица 1.1.

Машинные языки	Машинно-зависимые, быстрые, сложные для освоения, требуют хорошего знания архитектуры ЭВМ
Ассемблеры, макроассемблеры	Более удобные для использования, быстрые, машинно-зависимые
Языки высокого уровня	Мобильные, человекоориентированные, проще в освоении, более медленные

Программу, написанную на алгоритмическом языке программирования, компьютер не может выполнить непосредственно. Поэтому нужен "посредник" для перевода ее на машинный язык (код) конкретной ЭВМ. Таким "посредником" является специальная программа, которая называется транслятором.

Существует два вида трансляторов: компилятор и интерпретатор.

Компилятор – переводит всю исходную программу на языке программирования в программу на машинном коде и программа выполняется.

Интерпретатор – переводит исходную программу на языке программирования пооператорно (покомандно) и каждый переведенный оператор выполняется.

Полученную программу на машинном коде обычно называют исполняемый код программы или исполняемый файл.

При написании компьютерной программы очень важно придерживаться структурированного подхода. Это означает, что действия по созданию программы должны быть выполнены в определенном порядке, то есть:

1. создать общую структурную схему программы (до мельчайших подробностей продумать, что программа должна делать, составить описание основных функций программы, разработать алгоритм).

2. разработать схему пользовательского интерфейса.

3. написать программный код.

4. выполнить отладку и тестирование программы.

5. написать документацию к программе и создать исполняемый код программы.

Если предстоит реализовать крупный проект, то надо разбить его на небольшие, функционально законченные части (модули).

Дата добавления: 2014-12-23