Основы программирования — Осенний семестр; Михалкович С.С.; 2008; I — различия между версиями

Материал из Вики ИТ мехмата ЮФУ
Перейти к: навигация, поиск
м ()
м (Откат правок Dsoftlzhlzh (обсуждение) к версии Admin)
 
(не показано 159 промежуточных версий 6 участников)
Строка 1: Строка 1:
−
==Алгоритм==
+
[[Категория:Основы программирования]]
−
<small>'''Лекция 1'''</small>
+
[[Страница курса Основы программирования|К основной странице курса]]
−
<h3>Свойства алгоритма</h3>
 
−
<ul>
 
−
<li>''дискретность''</li>
 
−
<li>''элементарность команд''</li>
 
−
<li>''определенность команд''</li> 
 
−
:каждая команда имеет четкое однозначное значение
 
−
<li>''конечность''</li> 
 
−
:каждый А. должен когда-то завершаться при любом наборе исходных данных
 
−
<li>''результативность''</li> 
 
−
:после выполнения А. известно, что считать результатом
 
−
<li>''массовость''</li> 
 
−
:применимость ко множеству исходных данных
 
−
</ul>
 
  
−
<h3>Связанные понятия</h3>
+
== Алгоритм ==
 +
[http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%EB%E3%EE%F0%E8%F2%EC '''Алгоритм'''] — набор команд, определяющих порядок действий для решения поставленной задачи.
  
−
'''''Спецификация задачи''''' — точное, однозначное описание задачи. Включает формулировку входных и выходных данных.
+
С алгоритмом всегда связан '''исполнитель алгоритма''' - устройство, имеющее систему команд.
  
−
'''''Исполнитель алгоритма''''' — устройство, имеющее некоторую систему команд, и способное их исполнять.
+
В частности, процессор компьютера выступает исполнителем машинных команд.
−
:Процессор — исполнитель машинных кодов.
+
=== Свойства алгоритма ===
 +
* Дискретность — алгоритм представляет собой последовательность элементарных шагов (команд исполнителя).
 +
* Детерминированность (определённость) — при одних и тех же входных данных получается один и тот же результат.
 +
* Завершаемость (конечность) — каждый алгоритм завершается за конечное число шагов при любом наборе исходных данных.
 +
* Результативность — после выполнения алгоритма известно, что считать результатом.
 +
* Массовость — применимость алгоритма ко множеству исходных данных.
  
 +
''<u>Пример алгоритма</u>.''
 +
:Дано: <tt>x, y, z</tt>.
 +
:Найти <tt>max</tt>
  
−
<tt>'''Пример.'''
+
Алгоритм 1. (''словесное описание'')
−
:Дано: x,y,z.
 
−
:Найти max</tt>
 
  
−
'''А.1.''' (''словесное описание'').
+
Если x>y и x>z, то максимум — это x
 +
Если y>x и y>z, то максимум — это y
 +
Если z>x и z>y, то максимум — это z
  
−
Если x>y и x>z, то максимум - это x
+
Алгоритм 2. (''псевдокод'')
−
Если y>x и y>z, то максимум - это y
 
−
Если z>x и z>y, то максимум - это z
 
−
 
 
−
'''А.2.''' (''псевдокод'').
 
  
 
  max := x
 
  max := x
Строка 39: Строка 31:
 
  Если z<max то max := z
 
  Если z<max то max := z
  
 +
'''Эквивалентными''' называются алгоритмы, имеющие одинаковые наборы исходных данных и выдающие одинаковый результат при одинаковых исходных данных.
 +
Алгоритмы 1 и 2 являются эквивалентными. Однако, они отличаются по скорости выполнения и по читаемости.
 +
 +
 +
'''Спецификация задачи''' — точное, однозначное описание задачи. Включает формулировку входных и выходных данных.
 +
 +
=== Способы описания алгоритмов ===
 +
1. ''Словесный''
 +
 +
2. ''Псевдокод''
 +
 +
3. ''Блок-схемы''
 +
 +
''<u>Пример</u>.'' А.2., представленный блок-схемой.
 +
[[Изображение:max_flowchart.png|none]]
 +
 +
4. ''Язык программирования (ЯП)''
 +
 +
Для языка программирования команды алгоритма называются '''''операторами''''' или '''''инструкциями'''''.
 +
 +
=== Основные характеристики алгоритма===
 +
 +
* правильность работы
 +
* скорость выполнения
 +
* объем занимаемой памяти
 +
* сложность написания
 +
* возможность распараллеливания
 +
 +
=== Основные характеристики программы ===
 +
Те же, что и у алгоритма, а также:
 +
 +
* понятность при чтении
 +
* модифицируемость (легкость изменения кода)
 +
* масштабируемость (возможность изменения кода для решения родственной или более общей задачи)
 +
* безопасность
 +
 +
Если два алгоритма эквивалентны, то какой из них лучше? Тот же вопрос можно задать о программах, реализующих эти алгоритмы.
 +
Как правило, не существует однозначного ответа на этот вопрос. Лучшие по скорости алгоритмы как правило более сложны, труднее для понимания и могут требовать больше памяти. Часто для решения задачи не нужна самая быстрая программа - достаточно простой и понятной программы.
 +
 +
=== [http://it.mmcs.sfedu.ru/forum?func=view&id=22184&catid=1 Обзор современных языков программирования] ===
 +
(самостоятельно на форуме)
 +
 +
== Язык программирования PascalABC.NET ==
 +
===Правила записи программ на PascalABC.NET===
 +
'''[http://it.mmcs.sfedu.ru/files?func=fileinfo&id=24 Шпаргалка]'''
 +
 +
===Пример программы, вычисляющей  длину и площадь круга===
 +
<source lang="Pascal">
 +
program First; // заголовок программы – необязательная строка
 +
{ Программа вычисления длины окружности и площади круга
 +
  Автор: Михалкович С.С. Дата написания: 2.09.08 }
 +
const Pi = 3.14;
 +
var
 +
  r: real;  // входные данные - радиус круга
 +
  S,C: real; (* выходные данные - площадь круга и длина окружности *)
 +
begin
 +
  write('Введите радиус окружности: ');
 +
  readln(r);
 +
  S := Pi*r*r;
 +
  C := 2*Pi*r;
 +
  writeln('Длина окружности равна ',С);
 +
  writeln('Площадь круга равна ',S);
 +
end.
 +
</source>
 +
 +
===Структура программы на языке Паскаль===
 +
 +
<source lang="Pascal">
 +
Заголовок программы
 +
Раздел описаний (описываются все используемые в программе переменные и определяются их типы)
 +
begin
 +
  операторы (разделяются ;)
 +
end.
 +
</source>
 +
 +
Как правило, программа начинается с ввода исходных данных, после чего следуют вычисления и вывод результатов. Ввод сопровождается приглашением к вводу.
  
−
'''''Эквивалентными''''' называются алгоритмы, имеющие одинаковые наборы исходных данных и выдающие одинаковый результат при одинаковых исходных данных.
+
===Система программирования PascalABC.NET===
 +
Как скачать, инсталлировать. ([http://pascalabc.net сайт системы программирования PascalABC.NET])
  
−
<h3>Способы описания алгоритмов</h3>
+
Общая характеристика PascalABC.NET.
−
<ul>
 
−
<li>''словесный''</li>
 
−
<li>''псевдокод''</li>
 
−
<li>''блок-схемы''
 
−
</ul>
 
  
−
<tt>'''Пример.''' А.2., представленный блоксхемой.</tt>
+
Отличия языка PascalABC.NET от обычного языка Паскаль.
−
[[Изображение:2.JPG|none]]
 
−
<ul>
 
−
<li>''диаграммы деятельности (activity diagram) UML''
 
−
</ul>
 
−
<tt>'''Пример.''' А.2., представленный диаграммой деятельности</tt>
 
−
[[Изображение:2-1.JPG|none]]
 
−
<ul>
 
−
<li>''язык программирования (ЯП)''</li>
 
−
</ul>
 
  
−
'''''Команды алгоритма''''' также называются:
+
=== Компиляторы и интерпретаторы ===
−
:* операторы Я.
+
Схема компиляции в машинный код
−
:* инструкции Я.
 
  
 +
Схема компиляции в промежуточный код. JIT-компиляция
  
−
==Правила записи программ на Object Pascal==
+
Ошибки времени компиляции (синтаксические и семантические) и ошибки времени выполнения
−
'''По [http://it.mmcs.sfedu.ru/files?func=fileinfo&id=24 Шпаргалке]'''
 
−
:Пример программы, вычисляющей  длину и площадь круга.
 
−
:Общие правила записи программ на Паскале. Оформление, комментарии
 
  
−
'''PascalABC.NET'''. Как скачать, инсталлировать. ([http://pascalabc.net сайт системы программирования PascalABC.NET])
+
'''Синтаксис''' - правила записи конструкций, '''семантика''' - смысл конструкций.
  
−
<small>'''Лекция 2'''</small>
+
== Синтаксис и семантика ЯП ==  
−
==Синтаксис и семантика ЯП==
+
// В программе 2013-14 гг. этот пункт будет сокращен и размыт по следующим темам когда будут вводиться основные операторы языка.
−
<h3>Определения</h3>
 
−
'''''Синтаксис''''' — формальные правила описания конструкций ЯП.
 
  
−
'''''Семантика''''' — описывает смысл конструкций ЯП, а также задает ряд ограничений.
+
=== Определения ===
 +
'''Синтаксис''' — формальные правила описания конструкций ЯП.
  
−
<h3>Способы описания синтаксиса</h3>
+
'''Семантика''' — описывает смысл конструкций ЯП, а также задает ряд ограничений.
 +
 
 +
=== Способы описания синтаксиса ===
  
 
* ''БНФ'' (Бэкуса-Наура формы, 1960, Алгол-60).
 
* ''БНФ'' (Бэкуса-Наура формы, 1960, Алгол-60).
  
−
<tt>'''Пример.'''</tt>
+
''<u>Примеры</u>.''
 
  <цифра> ::= 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9
 
  <цифра> ::= 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9
 
  <идентификатор> ::= <буква> | <идентификатор><буква> | <идентификатор><цифра>
 
  <идентификатор> ::= <буква> | <идентификатор><буква> | <идентификатор><цифра>
 +
<список идентификаторов> ::= <идентификатор> | <идентификатор> , <список идентификаторов>
  
 
<tt>'''0, 1, ... 9'''</tt>
 
<tt>'''0, 1, ... 9'''</tt>
−
:называют '''''терминалами''''' ('''''лексемами''''') — это "конечные символы", т.е. по умолчанию известные в ЯП.
+
:называют '''терминалами''' ('''лексемами''') — это "конечные символы", т.е. по умолчанию известные в ЯП.
 
<tt>'''<цифра>'''</tt>
 
<tt>'''<цифра>'''</tt>
−
:так называемый '''''нетерминал''''' ('''''нетерминальный символ''''').
+
:так называемый '''нетерминал''' ('''нетерминальный символ''').
 
:Он определяется через терминалы, другие нетерминалы и самого себя. Причем в последнем случае правило задания нетерминала называется '''''рекурсивным''''' (как определение нетерминала <идентификатор>)
 
:Он определяется через терминалы, другие нетерминалы и самого себя. Причем в последнем случае правило задания нетерминала называется '''''рекурсивным''''' (как определение нетерминала <идентификатор>)
  
Строка 98: Строка 152:
 
:'''{}''' — 0 и более повторений
 
:'''{}''' — 0 и более повторений
  
−
<tt>'''Пример.'''</tt>
+
''<u>Пример</u>.''
 
  <идентификатор> ::= <буква> {<буква> | <цифра>}
 
  <идентификатор> ::= <буква> {<буква> | <цифра>}
 +
 
* ''Синтаксические диаграммы'' (Вирт, Паскаль)
 
* ''Синтаксические диаграммы'' (Вирт, Паскаль)
  
−
 
+
'''Грамматика языка''' — совокупность всех синтаксических правил данного ЯП, обычно заданных в форме БНФ.
−
'''''Грамматика языка''''' — совокупность всех синтаксических правил данного ЯП, обычно заданных в форме БНФ.
 
 
:Грамматика не учитывает все виды ошибок, в ЯП формулируются дополнительные ''семантические'' правила.
 
:Грамматика не учитывает все виды ошибок, в ЯП формулируются дополнительные ''семантические'' правила.
−
 
  
 
'''Замечание 1.''' Способы 1-3 эквивалентны.
 
'''Замечание 1.''' Способы 1-3 эквивалентны.
Строка 111: Строка 164:
 
'''Замечание 2.''' Синтаксис определяет лексемы языка.
 
'''Замечание 2.''' Синтаксис определяет лексемы языка.
  
−
 
+
=== Лексемы Паскаля ===
−
<h3>Лексемы Паскаля</h3>
 
  
 
# ''спецсимволы: '' <tt>''':= += *'''</tt>
 
# ''спецсимволы: '' <tt>''':= += *'''</tt>
Строка 123: Строка 175:
 
::<span style="color: green">//...</span>
 
::<span style="color: green">//...</span>
  
−
<h3>[http://it.mmcs.sfedu.ru/forum?func=view&id=22184&catid=1 Обзор современных ЯП]</h3>
+
== Переменные и их описание ==
−
(самостоятельно на форуме)
 
−
 
 
−
 
 
−
==Переменные и их описание==
 
  
−
<h3>Основные сведения</h3>
+
=== Основные сведения ===
  
−
'''''Переменная''''' — это ячейка памяти компьютера, имеющая ''имя'' и ''тип''.
+
'''Переменная''' — это ячейка памяти компьютера, имеющая ''имя'' и ''тип''.
 
:'''''Тип''''' определяет размер переменной и множество принимаемых ею значений.
 
:'''''Тип''''' определяет размер переменной и множество принимаемых ею значений.
  
−
В языке Pascal любая переменная перед использованием должна быть описана.
+
В языке ''Pascal'' любая переменная перед использованием должна быть описана. <br />
−
 
 
 
Обычно переменные описываются в '''''разделе описаний'''''.
 
Обычно переменные описываются в '''''разделе описаний'''''.
  
−
 
+
<xh4> Синтаксис в виде РБНФ </xh4>
−
'''Синтаксис в виде РБНФ'''
+
  <программа> ::= ['''program''' <имя>;]  
−
  <программа>::= ['''program''' <имя>;]  
 
 
                 <раздел описаний>  
 
                 <раздел описаний>  
 
                 '''begin'''
 
                 '''begin'''
 
                   <операторы>
 
                   <операторы>
 
                 '''end.'''
 
                 '''end.'''
−
  <операторы>::= <оператор>{; <оператор>}
+
  <операторы> ::= <оператор>{; <оператор>}
−
  <раздел описаний>::= {<секция раздела описаний>}
+
  <раздел описаний> ::= {<секция раздела описаний>}
−
  <секция раздела описаний>::= <секция описания переменных> | <с.о. констант> | <с.о. типов> | <с.о. подпрограмм>...
+
  <секция раздела описаний> ::= <секция описания переменных> | <с.о. констант> | <с.о. типов> | <с.о. подпрограмм>...
 
   
 
   
−
<tt>'''Пример секции описания переменных.'''</tt>
+
''<u>Пример</u> секции описания переменных.''
−
<source lang="Pascal">var
+
<source lang="Pascal">
−
  a,b: real;
+
var
−
  i: integer;</source>
+
  a,b: real;
 +
  i: integer;
 +
</source>
  
−
  <секция описания переменных>::= '''var'''<подсекция>{< подсекция>}
+
  <секция описания переменных> ::= '''var'''<подсекция>{< подсекция>}
−
  <подсекция>::= <список имен>: <тип>;
+
  <подсекция> ::= <список имен>: <тип>;
−
  <список имен>::= <имя>{,<имя>}
+
  <список имен> ::= <имя>{,<имя>}
−
  <тип>::= <имя>
+
  <тип> ::= <имя>
  
 +
=== Внутриблочные переменные ===
  
−
<h3>Внутриблочные переменные</h3>
+
В PascalABC.NET возможно ''внутриблочное'' описание переменных:
  
−
В PascalABC.NET возможно внутриблочное описание переменных:
+
<source lang="Pascal">
−
 
+
begin
−
<source lang="Pascal">begin
 
 
   var i,j: integer;
 
   var i,j: integer;
 +
  var r: real := 5.2;
 +
  var Pi := 3.14;
 +
</source>
  
−
  var r: real:=5.2;
+
В последнем случае происходит '''''автоопределение''''' типов.
−
 
 
−
  var Pi:=3.14;</source>
 
−
 
 
−
В последнем случае происходит ''автоопределение'' типов.
 
  
−
(синтаксис  внутриблочных описаний на дом)
+
== Основные типы ==
−
 
 
−
 
 
−
==Типы==
 
 
* ''Целые''
 
* ''Целые''
−
:integer (4 байта)
+
:<tt>'''integer'''</tt> (4 байта)
−
:shortint (1)
+
:'''<tt>int64</tt>''' (8)
−
:smallint (2)
+
:'''<tt>byte</tt>''' (1)
−
:int64 (8)
 
  
 
* ''Вещественные''
 
* ''Вещественные''
−
:real (8)
+
:'''<tt>real</tt>''' (8)
−
:single (4)
 
  
 
* ''Символьные''
 
* ''Символьные''
−
:char (2 — Unicode)
+
:'''<tt>char</tt>''' (2 байта — Unicode)
  
 
*''Строковые''
 
*''Строковые''
−
:string
+
:'''<tt>string</tt>'''
−
:string[200]
+
:'''<tt>string</tt>'''[200]
−
:shortstring = string[255]
+
:'''<tt>shortstring</tt>''' = <tt>string</tt>[255]
  
 
* ''Логический''
 
* ''Логический''
−
:boolean (1) | ['''True''' '''False''']
+
:'''<tt>boolean</tt>''' (1) ['''<tt>''True''</tt>''' '''<tt>''False''</tt>''']
−
 
 
−
 
 
−
==Основные операторы. Их синтаксис и семантика.==
 
−
 
 
−
<H3>Оператор присваивания :=</H3>
 
−
 
 
−
<h4>Синтаксис</h4>
 
−
<переменная> ''':=''' <выражение>
 
−
 
 
−
<tt>'''Пример использования оператора присваивания.'''</tt>
 
−
a ''':=''' ( 3 + 5 ) * 8;
 
−
b := a + 2;
 
−
 
 
−
<h4>Семанитика</h4>
 
−
Вычисляется выражение в правой части, при этом вместо имен переменных подставляются их значения.
 
−
Затем результат вычисления записывается в переменную в левой части.
 
−
 
 
−
'''Ограничение.''' Тип выражения должен быть ''совместим по присваиванию'' с переменной.
 
−
Например:
 
−
*одинаковые типы совместимы.
 
−
*выражение типа integer можно присвоить переменной типа real, обратное неверно.
 
−
 
 
−
<h4>Операторы присваивания += и *=</h4>
 
−
 
 
−
<tt>'''Пример.'''</tt>
 
−
d += 1; //прибавить 1 к d
 
−
d *= 2; //умножить d на 2
 
−
 
 
−
<small>'''Лекция 3'''</small>
 
−
<h4>Примеры использования :=</h4>
 
−
 
 
−
*<tt>'''Перемена местами двух значений.'''</tt>
 
−
:<tt>Дано:  x, y;</tt>
 
−
  <source lang="Pascal">
 
−
var x, y: integer;
 
−
begin
 
−
  read( x, y );
 
−
  var v:= x;
 
−
  x:=y;
 
−
  y:=v;
 
−
  writeln ( x, ' ', y );
 
−
end.
 
−
</source>
 
−
 
 
−
Это стандартное решение.
 
−
В PascalABC.NET на основе этого алгоритма определена стандартная процедура Swap( x, y ).
 
−
 
 
−
Однако, существуют и другие решения. Например:
 
−
<source lang="Pascal">
 
−
var x, y: integer;
 
−
begin
 
−
  read( x, y );
 
−
  x:=x + y;
 
−
  y:=x - y;
 
−
  x:=x - y;
 
−
  writeln ( x, ' ', y );
 
−
end.
 
−
</source>
 
−
 
 
−
 
 
−
* <tt>'''Использование промежуточных переменных в вычислениях.'''</tt>
 
−
:<tt>Дано:  x: real;
 
−
:Найти:  x<sup>15</sup>;</tt>
 
−
 
 
−
<tt>'''Решение 1.'''</tt>
 
−
<source lang="Pascal">
 
−
y:= x*x;
 
−
z:= y*y;
 
−
t:= z*z;
 
−
p:= t*z;
 
−
q:= p*x*y;
 
−
</source>
 
−
<tt>'''Решение 2.'''</tt>
 
−
<source lang="Pascal">
 
−
y:= x*x;
 
−
z:= y*x;
 
−
t:= z*y;
 
−
p:= t*t*t;
 
−
</source>
 
−
<tt>'''Решение 3.'''</tt>
 
−
<source lang="Pascal">
 
−
y:= x*x;
 
−
x:= x*y*y;
 
−
t:= x*x*x;
 
−
</source>
 
−
 
 
−
Заметим, что в первом решении используется 6 операций умножения, в во 2м и 3м — 5. Возникает задача:
 
−
:'''''найти x<sup>n</sup> за минимальное число ходов.'''''
 
−
:Об этом читай [http://it.mmcs.sfedu.ru/forum?func=view&id=22350&catid=1 тему].
 
−
 
 
−
<H3>Оператор ввода</H3>
 
−
 
 
−
<h4>Синтаксис</h4>
 
−
'''read''' (<список переменных>) | '''readln''' (<список переменных>)
 
−
 
 
−
<h4>Семантика</h4>
 
−
Происходит считывание данных с клавиатуры и запись их в переменные из <списка переменных>. Вводить данные нужно либо через пробел, либо по нажатию <Enter>, при этом программа не перейдет к выполнению следующего оператора, пока не будут считаны все данные.
 
−
 
 
−
С процедурой ввода связан ряд ''ошибок'' (например, если переменная используется в качестве делителя и вводится 0, или если должно быть получено целое число, а вводится 'ABC'). Эти ошибки нужно уметь обрабатывать.
 
−
 
 
−
<h4>Обработка ошибок ввода</h4>
 
−
 
 
−
Операторы, которые могут получать ошибку, заключаются специальный охранный блок <tt>'''try'''</tt>.
 
−
 
 
−
'''''Синтаксис.'''''
 
−
<source lang="Pascal">
 
−
try
 
−
  ...
 
−
  readln(a);
 
−
  ...
 
−
except
 
−
  <обработка ошибки>
 
−
end;
 
−
<продолжение работы>
 
−
</source>
 
−
 
 
−
'''''Семантика.'''''
 
−
 
 
−
Если внутри блока '''try''' происходит ошибка выполнения, то все последующие операторы в блоке игнорируются и выполнение программы переходит к блоку '''except'''. По выходе из '''except''' программа продолжает работу.
 
−
 
 
−
Если ошибки не происходит, то выполняются все операторы в блоке '''try''', блок '''except''' не выполняется и программа продолжает работу.
 
−
 
 
−
<h3>Оператор вывода</h3>
 
−
<h4>Синтаксис</h4>
 
−
'''write'''( <список выражений> ) | '''writeln'''( <список выражений> )
 
−
 
 
−
<h4>Семантика</h4>
 
−
Выражения в списке вычисляются и тих значения выводятся на экран.
 
−
В случае <tt>writeln</tt> после выводао существляется переход на новую строку.
 
−
 
 
−
<h4>Форматы вывода</h4>
 
−
После каждого выражения в списке вывода можно использовать формат вывода в виде <tt>''':a'''</tt>, где a — выражение целого типа.
 
−
После вещественного типа — <tt>''':a:b'''</tt>
 
−
 
 
−
<tt>'''a'''</tt> задает ширину поля вывода ( выравнивание по правому краю ).
 
−
<br><tt>'''b'''</tt> — количество знаков в дробной части.
 
−
 
 
−
<h4>Вывод с помощью write[ln]Format</h4>
 
−
'''''Синтаксис.'''''
 
−
'''writelnFormat'''( '<форматная строка>', <список выражений> )
 
−
 
 
−
<tt>'''Пример''' вывода с использованием форматной строки</tt>
 
−
<source lang="">writelnFormat( '{0} * {1} = {2}', a, b, a*b );</source>
 
−
<tt>Будет выведено:</tt>
 
−
a * b = '''a*b'''
 
−
 
 
−
В форматной строке тоже можно использовать формат вывода.
 
−
<br><tt>{0, 10}</tt> — 10 это ширина поля вывода
 
−
<br><tt>{0, 10:f3}</tt> — 3 это количество знаков в дробной части для вещественного числа (показывает это спецификатор f).
 
−
 
 
−
<H3>Условный оператор</H3>
 
−
<h4>Синтаксис</h4>
 
−
'''if''' <условие> '''then''' <оператор<sub>1</sub>>
 
−
              '''else''' <оператор<sub>2</sub>>
 
−
 
 
−
<h4>Семантика</h4>
 
−
[[Изображение: If.jpg]]
 
−
<h4>Примеры использования для решения задач</h4>
 
−
 
 
−
<tt>'''Пример 1.''' Нахождение минимума.
 
−
<br>Дано: x,y; <br> Найти: min;</tt>
 
−
<source lang="Pascal">if x > y then
 
−
  min:= y
 
−
else
 
−
  min:= x;</source>
 
−
 
 
−
<tt>'''Пример 2.''' Упорядочение a, b по возрастанию.</tt>
 
−
<br>Ясно, что если a>b, — нужно [http://it.mmcs.rsu.ru/wiki/index.php/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D1%83%D1%80%D1%81%D0%B0_%D0%9E%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_1_%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80_%D0%98%D0%A2#.D0.9F.D1.80.D0.B8.D0.BC.D0.B5.D1.80.D1.8B_.D0.B8.D1.81.D0.BF.D0.BE.D0.BB.D1.8C.D0.B7.D0.BE.D0.B2.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D1.8F_:.3D поменять их местами]. <br>Но тут одним оператором не обойтись.
 
−
Для этого можно использовать '''''составной оператор''''' — один или больше операторов, заключенных в пару <tt>'''begin'''  - '''end''';</tt>:
 
−
<source lang="Pascal">if a > b then
 
−
begin
 
−
  var v:=b;
 
−
  b:=a;
 
−
  a:=v;
 
−
end;
 
−
</source>
 
−
 
 
−
<tt>'''Пример 3.''' Вычисление функции по взаимоисключающим веткам.</tt>
 
−
<br><math> y = \begin{cases} x, & x < 2 \\ x^2, & 2 < x < 3 \\ 1-x, & x \ge\; 3 \end{cases}</math>
 
−
<source lang="Pascal">if x < 2then
 
−
  y:= x
 
−
else
 
−
  if x < 3 then
 
−
    y:= x * x
 
−
  else
 
−
    y:= 1 - x;</source>
 
−
 
 
−
'''Замечание.'''Если по ветви '''<tt>else</tt>''' располагается другой оператор '''<tt>if</tt>''', то говорят, что возникает '''''цепочка вложенных операторов''''' '''<tt>if</tt>'''.
 
−
 
 
−
<tt>'''Пример 4.''' Найти среднее среди a, b,c (a, b,c попарно не равны).</tt>
 
−
Эта задача имеет несколько вариантов решения.
 
−
<source lang="Pascal">if a<b then
 
−
  if a<c then
 
−
    if b<c then
 
−
      sr:=b
 
−
    else
 
−
      sr:=c
 
−
  else
 
−
    sr:=a
 
−
else
 
−
  if a>c then
 
−
    if b>c then
 
−
      sr:=b
 
−
    else
 
−
      sr:=c
 
−
  else sr:=a;</source>
 
−
Очевидно, это не самое лучшее решение. <br>Можно воспользоваться стандартными функциями сравнения.
 
−
<source lang="Pascal">sr:= min( a, b );
 
−
if sr<c then
 
−
  sr:=min( max(a,b), c );</source>
 
−
 
 
−
 
 
−
''Самостоятельно.''
 
−
 
 
−
*<tt>Даны координаты вершин треугольника и точка M. Принадлежит ли M треугольнику.</tt>
 
−
*<tt>Является ли 4-угольник ABCD корректно заданным.</tt>
 
−
 
 
−
<small>'''Лекция 4'''</small>
 
−
<h3>Арифметические выражения</h3>
 
−
 
 
−
Операции div и mod. x div y = x/y, округленное до ближайшего целого, x mod y = x - (x div y)*y. Примеры использования.
 
−
 
 
−
Порядок действий в арифметических выражениях
 
−
 
 
−
Тип арифметического выражения
 
−
 
 
−
Стандартные функции. Вычисление степени x^y.
 
−
Логические выражения
 
−
 
 
−
Операции and, or, not, xor. Таблицы истинности.
 
−
 
 
−
Сокращенное использование логических выражений
 
−
 
 
−
Таблица приоритетов операций
 
−
 
 
−
# унарные
 
−
# * / div mod and shl shr
 
−
# + - or xor
 
−
# in отношения
 
−
 
 
−
Логические переменные. Пример с определением того, лежит ли точка на границе прямоугольника
 
−
 
 
−
Побитовые and, or, xor.
 
−
 
 
−
Операции shl, shr
 
−
 
 
−
<h3>Оператор case выбора варианта</h3>
 
−
 
 
−
Синтакстис, семантика
 
−
 
 
−
Примеры
 
−
 
 
−
# День недели
 
−
# цифра или буква
 
−
 
 
−
<small>'''Лекция 5'''</small>
 
−
<h3>Циклы с предусловием (while) и постусловием (repeat)</h3>
 
−
 
 
−
Заголовок, тело, итерации
 
−
 
 
−
Синтаксис и семантика
 
−
 
 
−
Отличия
 
−
 
 
−
Примеры
 
−
 
 
−
# Факториал
 
−
# Сумма четных двузначных
 
−
 
 
−
Моделирование repeat с помощью while
 
−
 
 
−
Моделирование while с помощью repeat
 
−
 
 
−
Зацикливание
 
−
 
 
−
<h3>Оператор цикла с параметром (for)</h3>
 
−
 
 
−
Синтаксис, семантика: моделирование for с помощью while, ограничения
 
−
 
 
−
Примеры
 
−
 
 
−
# Факториал
 
−
# Сумма четных двузначных
 
−
 
 
−
<h3>Примеры использования циклов I</h3>
 
−
 
 
−
#Табулирование функции. использование for и while
 
−
 
 
−
Погрешность округления вещественных чисел и вычислительная погрешность.
 
−
 
 
−
<small>'''Лекция 6'''</small>
 
−
<h3>Примеры использования циклов II</h3>
 
−
 
 
−
Поиск минимального среди введенных.
 
−
 
 
−
Рекуррентные последовательности.
 
−
 
 
−
Числа Фибоначчи.
 
−
 
 
−
Суммирование рядов (конечных и бесконечных).
 
−
 
 
−
Алгоритм Евклида нахождения НОД.
 
−
 
 
−
Разложение целого числа на простые множители.
 
−
 
 
−
<small>'''Лекция 7'''</small>
 
−
<h3>Примеры использования циклов III</h3>
 
−
 
 
−
Поиск заданного значения среди введенных.
 
−
 
 
−
Операторы break и continue. Как обойтись без них.
 
−
 
 
−
Схема Горнера.
 
−
 
 
−
Поиск нуля функции на отрезке.
 
−
 
 
−
<small>'''Лекция 8'''</small>
 
−
<H3>Вложенные циклы</H3>
 
−
 
 
−
Метод окаймления и метод последовательной детализации.
 
−
 
 
−
Переборные задачи. Необходимость оптимизации самого внутреннего цикла.
 
−
 
 
−
Вспомогательные алгоритмы и их параметры. Подпрограммы. Мотивировка введения подпрограмм.
 
−
 
 
−
<small>'''Лекция 9'''</small>
 

Текущая версия на 09:40, 24 января 2014

К основной странице курса

Алгоритм

Алгоритм — набор команд, определяющих порядок действий для решения поставленной задачи.

С алгоритмом всегда связан исполнитель алгоритма - устройство, имеющее систему команд.

В частности, процессор компьютера выступает исполнителем машинных команд.

Свойства алгоритма

  • Дискретность — алгоритм представляет собой последовательность элементарных шагов (команд исполнителя).
  • Детерминированность (определённость) — при одних и тех же входных данных получается один и тот же результат.
  • Завершаемость (конечность) — каждый алгоритм завершается за конечное число шагов при любом наборе исходных данных.
  • Результативность — после выполнения алгоритма известно, что считать результатом.
  • Массовость — применимость алгоритма ко множеству исходных данных.

Пример алгоритма.

Дано: x, y, z.
Найти max

Алгоритм 1. (словесное описание) 

Если x>y и x>z, то максимум — это x
Если y>x и y>z, то максимум — это y
Если z>x и z>y, то максимум — это z

Алгоритм 2. (псевдокод) 

max := x
Если y<max то max := y
Если z<max то max := z

Эквивалентными называются алгоритмы, имеющие одинаковые наборы исходных данных и выдающие одинаковый результат при одинаковых исходных данных. Алгоритмы 1 и 2 являются эквивалентными. Однако, они отличаются по скорости выполнения и по читаемости.


Спецификация задачи — точное, однозначное описание задачи. Включает формулировку входных и выходных данных.

Способы описания алгоритмов

1. Словесный

2. Псевдокод

3. Блок-схемы

Пример. А.2., представленный блок-схемой.

Max flowchart.png

4. Язык программирования (ЯП)

Для языка программирования команды алгоритма называются операторами или инструкциями.

Основные характеристики алгоритма

  • правильность работы
  • скорость выполнения
  • объем занимаемой памяти
  • сложность написания
  • возможность распараллеливания

Основные характеристики программы

Те же, что и у алгоритма, а также:

  • понятность при чтении
  • модифицируемость (легкость изменения кода)
  • масштабируемость (возможность изменения кода для решения родственной или более общей задачи)
  • безопасность

Если два алгоритма эквивалентны, то какой из них лучше? Тот же вопрос можно задать о программах, реализующих эти алгоритмы. Как правило, не существует однозначного ответа на этот вопрос. Лучшие по скорости алгоритмы как правило более сложны, труднее для понимания и могут требовать больше памяти. Часто для решения задачи не нужна самая быстрая программа - достаточно простой и понятной программы.

Обзор современных языков программирования

(самостоятельно на форуме)

Язык программирования PascalABC.NET

Правила записи программ на PascalABC.NET

Шпаргалка

Пример программы, вычисляющей длину и площадь круга

program First; // заголовок программы – необязательная строка
{ Программа вычисления длины окружности и площади круга 
  Автор: Михалкович С.С. Дата написания: 2.09.08 }
const Pi = 3.14;
var
  r: real;   // входные данные - радиус круга
  S,C: real; (* выходные данные - площадь круга и длина окружности *)
begin
  write('Введите радиус окружности: ');
  readln(r);
  S := Pi*r*r;
  C := 2*Pi*r;
  writeln('Длина окружности равна ',С);
  writeln('Площадь круга равна ',S);
end.

Структура программы на языке Паскаль

Заголовок программы
Раздел описаний (описываются все используемые в программе переменные и определяются их типы)
begin
  операторы (разделяются ;)
end.

Как правило, программа начинается с ввода исходных данных, после чего следуют вычисления и вывод результатов. Ввод сопровождается приглашением к вводу.

Система программирования PascalABC.NET

Как скачать, инсталлировать. (сайт системы программирования PascalABC.NET)

Общая характеристика PascalABC.NET.

Отличия языка PascalABC.NET от обычного языка Паскаль.

Компиляторы и интерпретаторы

Схема компиляции в машинный код

Схема компиляции в промежуточный код. JIT-компиляция

Ошибки времени компиляции (синтаксические и семантические) и ошибки времени выполнения

Синтаксис - правила записи конструкций, семантика - смысл конструкций.

Синтаксис и семантика ЯП

// В программе 2013-14 гг. этот пункт будет сокращен и размыт по следующим темам когда будут вводиться основные операторы языка.

Определения

Синтаксис — формальные правила описания конструкций ЯП.

Семантика — описывает смысл конструкций ЯП, а также задает ряд ограничений.

Способы описания синтаксиса

  • БНФ (Бэкуса-Наура формы, 1960, Алгол-60).

Примеры. 

<цифра> ::= 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9
<идентификатор> ::= <буква> | <идентификатор><буква> | <идентификатор><цифра>
<список идентификаторов> ::= <идентификатор> | <идентификатор> , <список идентификаторов>

0, 1, ... 9

называют терминалами (лексемами) — это "конечные символы", т.е. по умолчанию известные в ЯП.

<цифра>

так называемый нетерминал (нетерминальный символ).
Он определяется через терминалы, другие нетерминалы и самого себя. Причем в последнем случае правило задания нетерминала называется рекурсивным (как определение нетерминала <идентификатор>)
  • РБНФ (Расширенные БНФ)
[] — 0 или 1 повторение.
{} — 0 и более повторений

Пример. 

<идентификатор> ::= <буква> {<буква> | <цифра>}
  • Синтаксические диаграммы (Вирт, Паскаль)

Грамматика языка — совокупность всех синтаксических правил данного ЯП, обычно заданных в форме БНФ.

Грамматика не учитывает все виды ошибок, в ЯП формулируются дополнительные семантические правила.

Замечание 1. Способы 1-3 эквивалентны.

Замечание 2. Синтаксис определяет лексемы языка.

Лексемы Паскаля

  1. спецсимволы: := += *
  2. ключевые слова (begin, end, if, for)
  3. идентификаторы (a, b1)
  4. константы (2, 'ABC', #5)
  5. комментарии (3 вида)
{...}
(*...*)
//...

Переменные и их описание

Основные сведения

Переменная — это ячейка памяти компьютера, имеющая имя и тип.

Тип определяет размер переменной и множество принимаемых ею значений.

В языке Pascal любая переменная перед использованием должна быть описана.
Обычно переменные описываются в разделе описаний.

<xh4> Синтаксис в виде РБНФ </xh4> 

<программа> ::= [program <имя>;] 
               <раздел описаний> 
               begin
                 <операторы>
               end.
<операторы> ::= <оператор>{; <оператор>}
<раздел описаний> ::= {<секция раздела описаний>}
<секция раздела описаний> ::= <секция описания переменных> | <с.о. констант> | <с.о. типов> | <с.о. подпрограмм>...

Пример секции описания переменных. 

var
  a,b: real;
  i: integer;
<секция описания переменных> ::= var<подсекция>{< подсекция>}
<подсекция> ::= <список имен>: <тип>;
<список имен> ::= <имя>{,<имя>}
<тип> ::= <имя>

Внутриблочные переменные

В PascalABC.NET возможно внутриблочное описание переменных: 

begin
  var i,j: integer;
  var r: real := 5.2;
  var Pi := 3.14;

В последнем случае происходит автоопределение типов.

Основные типы

  • Целые
integer (4 байта)
int64 (8)
byte (1)
  • Вещественные
real (8)
  • Символьные
char (2 байта — Unicode)
  • Строковые
string
string[200]
shortstring = string[255]
  • Логический
boolean (1) [True False]
Источник — «http://it.mmcs.sfedu.ru/_wiki/index.php?title=Основы_программирования_—_Осенний_семестр;_Михалкович_С.С.;_2008;_I&oldid=4930»