Теоретичний матеріал для самостійного вивчення предмету «Інформатика та компютерна техніка» для спеціальності 5. «Організація виробництва» (стр. 8 )

Центральним поняттям у логічному програмуванні є відношення. Програма являє собою сукупність визначень відносин між об'єктами (у термінах умов або обмежень) і мети (запиту). У реляційному програмуванні потрібно тільки специфікувати факти, на яких алгоритм ґрунтується, а не визначати послідовність кроків, що потрібно виконати. Логічні програми, у принципі, мають невелику швидкодію, тому що обчислення здійснюються методом проб і помилок, пошуком із поверненнями до попередніх кроків.

Системи програмування. Для зручності створення програм створюються інтегровані середовища програмування — системи, які об’єднують редактор текстів програм, транслятор, налагоджувач (наприклад Turbo Pascal, Turbo С, Turbo Basic). Отримали поширення системи візуального програмування — засоби, за допомогою яких можна швидко створювати програми шляхом візуального проектування макета в графічному вигляді (наприклад, Visual Basic, Visual С, Delphi).

Звичайно кожен додаток, створений за допомогою зазначених мов, являє собою монолітну сутність, розроблену із самого початку і до самого кінця, але ситуація в області ПЗ змінилася.

Інфраструктура сучасного бізнесу складається з незліченного числа додатків, пристроїв, протоколів, джерел даних і оболонок. Щоб організація могла працювати ефективно, усі ці ресурси необхідно координувати, а, крім того, повинен існувати спосіб, що дозволяє легко створювати нові додатки, здатні на новому рівні використовувати можливості існуючих ресурсів. Більш того, щоб компанія могла реалізувати нові технології, необхідно мати можливість інтегрувати їх з існуючими системами. Сьогодні усе більше й більше додатків створюються за рахунок інтеграції наявних ресурсів.

Для зв'язування окремих компонентів програмного забезпечення використовуються мови сценаріїв, що грають роль свого роду клею. Це дозволяє вивести програмування на більш високий рівень і прискорити процес розробки програм.

Мови опису сценаріїв, або скриптові мови програмування, використовуються практично скрізь. Звичайно, левина частка застосування цих технологій приходиться на веб-додатки. Але і на ізольованих від Інтернету і узагалі від якої-би, то не було мережі комп'ютерах теж активно використовуються скрипти. Навіть найпростіша операційна система вже на початку свого завантаження використовує спеціальні текстові файли для настроювання й оптимізації. А це ні що інше, як найпростіші сценарії.

Скриптові мови програмування передбачають створення "програми" у вигляді звичайного текстового файлу спеціального формату (сценарію) і передається для обробки на заздалегідь встановлений у системі клієнта інтерпретатор. Так з'явилися HTML, PHP, Perl, JavaScript, JScript, VBScript, Python, Rexx, Tel i ще багато різних чудових універсальних і вузькоспеціальних мов опису сценаріїв.

Завдяки сполученню роботи мов системного рівня і мов сценаріїв величезні поклади програмного забезпечення можна замінити на невеликі й прості програмні компоненти, що роблять тільки те, що нам необхідно і їх можна поєднувати один з одним

6. Компілятор та інтерпретатор.

Оскільки мова програмування незрозуміла для обчислювальної машини, має бути спеціальна програма, яка перекладала б символи цієї мови мовою машинних команд. Така програма перекладу символів, або, простіше, транслятор (від англійського слова - переклад), була створена на початку 50-х років XX століття аме­риканською програмісткою, контр-адміралом морських сил США Грейс Хопер.

Транслятор - це програма, яка перетворює команди мови програмування на машинний код.

З винаходом трансляторів роль машинних команд у програмуванні різко зменшилася. Перші транслятори призначалися для мов Асемблера (мов низького рівня).

Програма записується в текстовому редакторі мовою програмування і на­зивається вихідним кодом (текстом). Він складається зі спеціальних команд – операторів мови програмування. За допомогою перекладача-транслятора вихід­ний код програми перетвориться на машинний код. Під час виконання програми комп'ютер діє так, як йому запропоновано заздалегідь.

Для перекладу тексту програми на мову, зрозумілу для комп'ютера. має існувати окрема програмна оболонка - транслятор. Транслятори бувають двох видів: компілятори й інтерпретатори. Компілятор перетворює вихідний код програми на машинну мову, тобто мову нулів і одиниць. До одержаного коду підключаються стандартні процедури, використані програмістом, вна­слідок чого з'являється робоча програма - її називають робочим кодом. Файли таких програм мають розширення. ехе чи. сот і є машинним кодом.

Інший різновид трансляторів, які використовуються в практиці програмування, - це інтерпретатори. Інтерпретатори обробляють текст не заздалегідь, а безпосередньо під час виконання програми. Інтерпретатори є програмами-посередниками, які читають команди з файлу і перекладають їх на мову процесора під час виконання програми.

Щоб краще зрозуміти відмінність між компілятором і інтерпретатором, наведемо порівняння. Робота програми компілятора схожа на роботу літературного перекладача, що спочатку читає текст, аналізує його, а потім виконує переклад. Роботу програми інтерпретатора можна порівняти з роботою синхронного перекладача, який перекладає відразу під час озвучення тексту. Зрозу­міло, що літературний переклад буде якіснішим, ніж синхронний. Аналогічно код, отриманий під час компіляції, буде компактнішим і ефективнішим, ніж код інтерпретатора. Як наслідок, відкомпільовані програми можуть працювати в десятки разів швидше, ніж виконувані під керуванням інтерпретатора. Крім того, компілятори під час своєї роботи займають меншу частину ресурсів ком­п'ютера.

Отже, компілятори - ефективніші перекладачі програм. Тому всі прикладні та службові програми поставляються у відкомпільованому вигляді.

7. Інтегроване середовище програмування

Сучасні мови програмування - це не тільки мова програмування з компілятором. Мови програмування як програмні продукти комплектуються інструментами для створення програм. Такий комплект називається інтегрованим середовищем програмування - призначений для полегшення процесу складання програм, професійної розробки додатків.

Інтегроване середовище програмування – комплект інструментів для створення програм. До складу інтегрованого середовища програмування входять, як правило, такі інструменти:

текстовий редактор для набору і редагування програми;

мова програмування з компілятором;

компонувальник;

система усунення синтаксичних помилок;

покроковий наладчик;

бібліотека готових програмних модулів;

довідкова система з питань розробки програм у даному середовищі.

Створення програми починається зі складання алгоритму, орієнтованого на певне інтегроване середовище програмування. Алгоритм перекладається на мову програми і вводиться з клавіатури у вікно текстового редактора. Після набору тексту з клавіатури і виправлення помилок потрібно відправити програму «на рахунок». При цьому буде автоматично запущено ще один засіб середовища програмування - наладчик. Він перевірить текст щодо синтаксису, запропонує вам виправити знайдені помилки.

Налагоджену програму можна запускати на виконання. Перекладатиме текст програми машинною мовою відомий уже вам засіб - транслятор. Йому допомагатиме компонувальник, завданням якого є пошук і компонування розрізнених модулів і бібліотек, необхідних для виконання програми.

Інтегроване середовище програмування забезпечує діалогову взаємодію з користувачем на всіх етапах складання і виконання програми. Середовище програмування сконструйоване так, щоб користувачу були доступні всі мож­ливі інструменти програмування і він почувався комфортно. Інтегроване сере­довище програмування називають також інструментальною оболонкою.

Алфавіт і синтаксис мови програмування

Користувач може легко працювати з мовами програмування високого рівня завдяки їхній схожості з природними мовами спілкування. Насамперед, у мовах програмування використовується майже той самий алфавіт, наприклад, латин­ські літери а, b,.. z і арабські цифри 0,1,.. 9. Багато слів схожі на команди, що надаються машині: PRINT («друкуй»), DO («зроби»), READ («читай»), INPUT («уведи») тощо. Відмінність мов програмування від природної мови в тому, що кількість можливих слів значно менша, ніж у природній мові, і слова можуть уживатися лише у певній формі й сполученнях.

Отже, мови програмування мають свій алфавіт і фіксований словник, а також певні правила (синтаксис), які використовуються під час написання команд. Алфавіт складається звичайно з латинських літер, наприклад, у Бейсік всі літери великі (А, В,..Z). До алфавіту обов'язково входять цифри 0, 1,.. 9, знаки ариф­метичних операцій (+, - тощо), знаки логічних операцій (not, and, or тощо), знаки операцій порівняння (=,<,> тощо), а також спеціальні символи (дужки, роздільники тощо).

Синтаксис - це система правил, за якими із символів створюються конструкції мови програмування.

Саме слово "синтаксис" означає пра­вила будови компонентів мови: слів, операторів, команд.

Тема 7. Прості алгоритми і програми на одній з мов програмування для розв’язування задач зі спеціальності.

Лекція 1. Розробка та програмування алгоритмів найпростіших структур

ПЛАН

1. Алгоритм, його основні властивості та способи зображення

2. Структури алгоритмів

3. Лінійна структура алгоритму

4. Мова програмування QBASIC

5. Стандартні функції

6. Операції та вирази

7. Змінні

8. Якими способами можна ввести данні в програму?

Комп’ютер створено для обробки інформації. Процеси, що в ньому проходять, схожі на мислення людини, але насправді не є ними. Комп’ютер – це просто машина, що виконує наші вказівки. Процес підготовки та розв’язання задачі на ЕОМ можна розбити на такі етапи:

1. Постановка задачі, тобто чітке формулювання задачі зі вказівками мети, яку треба досягти. Тут виділяються вихідні данні, результати та визначаються, який зв’язок між вхідними даними і результатами.

2. Побудова математичної моделі, тобто визначення математичних співвідношень (формул, рівнянь та ін.), що зв’язують результати з вхідними даними.

3. Розробка алгоритму розв’язання задачі, тобто побудова злагодженої схеми (набору інструкцій)

4. Написання програми, тобто запис алгоритму розв’язання задачі на мові, зрозумілій ЕОМ.

5. Налагодження програми, тобто пошук помилок у програмі та їх усунення.

6. Машинний розрахунок, тобто введення конкретних даних, обчислення за готовою програмою та аналіз отриманих результатів.

У різних задачах, деякі з вищеперерахованих етапів можуть бути відсутні, деякі можуть бути розбиті на більшу кількість, але загальна схема залишається такою ж.

Алгоритм, його основні властивості та способи зображення

Під алгоритмом розуміють зрозумілі та точні вказівки виконавцю зробити послідовність дій, що спрямовані на досягнення вказаної мети або розв’язання поставленої задачі.

Виконавцем алгоритму можуть бути людина, різні технічні пристрої, наприклад, робот або ЕОМ. У любому випадку повинна бути досягнута певна мета, інакше уся послідовність дій втрачає зміст. Навіть при виконанні цієї умови, не кожна послідовність дій є алгоритмом. Для цього необхідно виконання кількох умов, що складають властивості алгоритму:

Детермінованість – застосування алгоритму до одних и тих же даних повинно приводити до одного й того ж результату.

Масовість – алгоритм може бути використано для розв’язання однієї й тієї ж задачі при різних вхідних даних, наприклад, знаходження коренів квадратного рівняння при різних коефіцієнтах.

Результативність – виконання алгоритму повинно або закінчуватися результатом, або інформацією про те, чому результат не може бути одержаний, наприклад, при розв’язанні квадратного рівняння будуть одержані значення коренів або інформація про їх відсутність при від’ємному дискримінанті.

Зрозумілість – алгоритм повинен бути зрозумілим конкретному виконавцю, який зможе виконати кожну команду алгоритму у відповідності з її призначенням.

Дискретність – можливість розбиття алгоритму на скінчену кількість етапів, при чому результати попереднього етапу є вхідними для наступного.

Схема складається з :

· символів процесу, що вказують фактичні операції обробки даних;

· лінійних символів, що вказують потік управління;

· спеціальних символів, що використовуються для полегшення написання та читання програм.

Структури алгоритмів

Існують три основних типи процесів обробки інформації: лінійний, розгалужений та циклічний. Їм відповідають базові структури (конструкції) алгоритмів: слідство (лінійна структура), розгалуження, повторення (циклічна структура). Реальний алгоритм будь-якого ступеня складності можна представити комбінацією вказаних базових структур.

При лінійному процесі обробки інформації дії виконуються послідовно, одна за одною, і кожний етап алгоритму виконується тільки один раз.

При розгалуженому процесі обробка інформації виконується по одному з двох можливих шляхів, тобто ті чи інші дії виконуються в залежності від деякої умови.

При циклічному процесі одні і ті ж дії по обробці інформації треба виконати багато разів.

Лінійна структура алгоритму

В алгоритмі лінійної структури дії виконуються послідовно, одна за одною, і кожний етап алгоритму виконується тільки один раз.

Приклад: Скласти алгоритм визначення відстані між двома точками на площині з заданими координатами (x1, y1) и (x2, y2) за формулою:

Мова програмування QBASIC

QBASIC є мовою програмування. Він, як і будь-яка інша мова програмування, є засобом спілкування з комп’ютером. QBASIC має свою граматику та свій словник. Щоб вивчити будь-яку мову, ви повинні почати з ознайомлення з його алфавітом. Таблиця 2.1. являє собою перелік символів, що використовуються в QBASIC. Поруч з буквами, алфавіт вміщує різні знаки та спеціальні символи. Усі вони можуть бути знайдені на клавіатурі.

Числа

В QBASIC існує два основних типи даних – числові та текстові.

Такі значення, як 44499, -5.99 є прикладами числових даних, тобто даних, що складаються з цифр та десяткової крапки і, якщо число від’ємне – знака мінус.

Тексти можуть включати літери, числа та інші знаки в будь-якій комбінації, наприклад: «Запис номер 20». Такий тип даних має текстову інформацію і повинен бути взятий в лапки.

Таблиця 2.1.

Символ	Найменування	Символ	Найменування
A-Z	Великі літери	:	Двокрапка
a-z	Малі літери	+	Знак плюс
0-9	Цифри	-	Знак мінус
	Пропуск	*	Зірочка (знак множення)
!	Знак оклику	/	Нахилена риска
#	Дієз	\	Обернена нахилена риска
%	Знак процента	^	Знак вставки
&	Знак амперсанда	=	Знак рівності
$	Знак долара	<	Знак менше
«	Подвійні лапки	>	Знак більше
‘	Апостроф	()	Ліва і права дужки
;	Крапка з комою	?	Знак питання
.	Крапка	_	Знак підкреслення
,	Кома	~	Тильда

В QBASIC визначені чотири типи числових даних (див. табл. 2.2.):