 |
Структурное программирование
|
|
|
|
Лекция №3
Основы структурного программирования.
Программирование
Программирование в узком смысле – процесс создания компьютерных программ.
Автор языка программирования Pascal Вирт определил программирования как процесс создание и использование алгоритмов и структур данных:
Программы = алгоритмы + структуры данных
В более широком смысле под программированием понимают весь спектр деятельности, связанный с созданием и поддержанием в рабочем состоянии программ (программного обеспечения). Сюда входят анализ и постановка задачи, проектирование программы, построение алгоритмов, разработка структур данных, написание текстов программ, отладка и тестирование программы (испытания программы), документирование, настройка (конфигурирование), доработка и сопровождение.
Программирование основывается на использовании языков программирования, на которых записываются инструкции для компьютера. Современное приложение (программа) содержит множество таких инструкций, связанных между собой.
Языки программирования
Язык программирования это формальный язык, предназначенный для записи компьютерных программ. Он устанавливает набор правил, определяющих внешний вид программы и действия, которые будет выполнять исполнитель (обычно – ЭВМ) под её управлением.
Единственный язык, напрямую выполняемый ЭВМ – это машинный язык (называемый машинным кодом и языком машинных команд).
Изначально все программы писались в машинном коде, но сейчас этого практически уже не делается. Вместо этого программисты используют языки «высокого уровня». Они пишут на нем исходный код, а затем используют компилятор.
Исторически первым языком программирования высокого уровня был Fortran. Название Fortran является сокращением от FOR mula TRAN slato r (переводчик формул). Имеющий транслятор. Он был создан в период с 1954 по 1957 год. Фортран широко использовался (и используется) в первую очередь для научных и инженерных вычислений.
|
|
|
Компилятор – это программа, превращающая исходный текст, написанный на языке программирования, в машинные инструкции.
По мере преобразования текста программы в машинный код, компилятор может обнаруживать ошибки (например, синтаксиса языка).
При компиляции весь исходный код (тот, который пишет программист) сразу переводится в машинный (объектный код). Создается так называемый отдельный исполняемый файл, который никак не связан с исходным кодом. Выполнение исполняемого файла обеспечивается операционной системой. То есть образуется, например,. EXE файл.
Вообще, объектным кодом программы называется её форма, уже скомпилированная, но к исполнению ещё не готовая. Для полной готовности требуется еще провести процесс компоновки. Исполнение написанной программы предполагает использование большого количества программных модулей и подпрограмм, входящих в состав системы программирования. Включение в состав создаваемой программы этих элементов и составляет суть процесса компоновки.
Состав языка программирования
Состав языка.
Обычный разговорный язык состоит из четырех основных элементов:
- символов;
- слов;
- словосочетаний;
- предложений.
Язык программирования содержит подобные элементы, только слова называют элементарными конструкциями, словосочетания называют выражениями, предложения называют операторами. Символы, элементарные конструкции, выражения и операторы составляют иерархическую структуру, поскольку элементарные конструкции образуются из последовательности символов, выражения – это последовательность элементарных конструкций и символов, а оператор – последовательность выражений, элементарных конструкций и символов.
|
|
|
Описание языка есть описание четырех названных элементов. Описание символов заключается в перечислении допустимых символов языка. Под описанием элементарных конструкций понимают правила их образования. Описание выражений – это правила образования любых выражений, имеющих смысл в данном языке. Описание операторов состоит из рассмотрения всех типов операторов, допустимых в языке. Описание каждого элемента языка задастся его синтаксисом и семантикой.
Синтаксические определения устанавливают правила построения элементов языка.
Семантика определяет смысл и правила использования тех элементов языка, для которых были даны синтаксические определения.
Символы языка – это основные неделимые знаки, в терминах которых пишутся все тексты на языке.
Элементарные конструкции – это минимальные единицы языка, которые имеют самостоятельный смысл. Они образуются из основных символов языка.
Выражение в языке программирования состоит из элементарных конструкций и символов, оно задает правило вычисления некоторого значения.
Оператор задает полное описание некоторого действия, которое необходимо выполнить. Для описания сложного действия может потребоваться группа операторов. В этом случае операторы объединяются в составной оператор, или блок.
Действия, заданные операторами, выполняются над данными. Предложения языка программирования, в которых даются сведения о типах данных, называются описаниями или неисполняемыми операторами.
Объединенная единым алгоритмом совокупность описаний и операторов образует
Структурное программирование
В 1966 году итальянские математики Бём и Якопини сформулировали и доказали теорему, согласно которой любой исполняемый алгоритм может быть преобразован к структурированному виду. При этом ход его выполнения определяется только при помощи трёх структур управления:
- последовательной (англ. sequence);
- ветвлений (англ. selection);
- повторов или циклов (англ. repetition, cycle).
С этого началась «эпоха» структурного программирования. В соответствии с данной методологией любая программа строится из трёх базовых управляющих структур: последовательность, ветвление, цикл; кроме того, используются подпрограммы. При этом разработка программы ведётся пошагово, методом «сверху вниз».
|
|
|
При пошаговой детализации алгоритмы записываются в виде множества вспомогательных алгоритмов, решающих вспомогательные подзадачи, а каждая из них требует получения определенных промежуточных результатов.
Разработав основной алгоритм, можно приступить к разработке алгоритмов «второго уровня», которые, в свою очередь, могут требовать дальнейшей детализации. Процесс детализации продолжается до тех пор, пока не будут написаны все нужные вспомогательные алгоритмы. Таким образом, основной алгоритм представляет собой план действий, которые необходимо выполнить для достижения поставленной цели, а суть каждого действия расшифровывается в соответствующем вспомогательном алгоритме.
Каждый вспомогательный алгоритм описывает способ решения некоторой вспомогательной задачи или даже общий способ решения некоторого класса вспомогательных подзадач.
Для реализации вспомогательных алгоритмов и служат подпрограммы, или процедуры. Подпрограмма – часть алгоритма (программы), оформленная в виде, допускающем многократное обращение к ней из разных точек программы. Обращение к подпрограмме – переход к выполнению подпрограммы с заданием информации, необходимой для ее выполнения и возврата.
Методология структурного программирования появилась как следствие возрастания сложности решаемых на компьютерах задач, и соответственно, усложнения программного обеспечения.
Структурное программирование стало основой всего, что сделано в методологии программирования, включая и объектное программирование»
|
|
|
