Основы программирования — Осенний семестр; Михалкович С.С.; 2008; I

Алгоритм

Свойства алгоритма

• дискретность

каждый алгоритм представляет собой последовательность элементарных шагов

• детерминированность

при одних и тех же входных данных получается такой же результат

• конечность

каждый алгоритм должен когда-то завершаться при любом наборе исходных данных

• результативность

после выполнения алгоритма известно, что считать результатом

• массовость

применимость ко множеству исходных данных

Связанные понятия

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

Исполнитель алгоритма — устройство, имеющее некоторую систему команд, и способное их исполнять.

Процессор — исполнитель машинных кодов.

Пример.

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.

Способы описания алгоритмов

• словесный
• псевдокод
• блок-схемы

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

• диаграммы деятельности (activity diagram) UML

Пример. А.2., представленный диаграммой деятельности.

• язык программирования (ЯП)

Команды алгоритма также называются:

• операторы языка
• инструкции языка

Основные показатели алгоритма (программы)

• правильность работы
• скорость выполнения
• объем занимаемой памяти
• сложность написания
• сложность восприятия
• безопасность
• модифицируемость

Правила записи программ на Object Pascal

По Шпаргалке

Пример программы, вычисляющей длину и площадь круга

Общие правила записи программ на Паскале. Оформление, комментарии

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.

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

Компиляторы и интерпретаторы

Схема компиляции в машинный код

Схема компиляции в промежуточный код. JIT-компиляция

Синтаксис и семантика ЯП

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).

Пример.

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

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)

{...}

(*...*)

//...

Обзор современных ЯП

(самостоятельно на форуме)

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.

Типы

• Целые

integer (4 байта)

shortint (1)

smallint (2)

int64 (8)

• Вещественные

real (8)

single (4)

• Символьные

char (2 — Unicode)

• Строковые

string

string[200]

shortstring = string[255]

• Логический

boolean (1) [True False]