10. Программирование

11.1. Общие положения.

В общем случае, решение какой-то конкретной задачи с помощью компьютера предусматривает прохождение следующих этапов (процедур) :

1. Разработка методики решения задачи;

2. Разработка алгоритма решения задачи;

3. Создание программы решения задачи на алгоритмическом языке;

4. Перевод программы с алгоритмического языка на язык машинных команд;

5. Отладка программы.

Первый пункт этого перечня относится чаще всего к научной части. Например, если мы хотим теоретически построить график (таблицу) изменения скорости автомобиля в зависимости от мощности двигателя и сопротивления воздуха, необходимо найти аналитическую зависимость между этими переменными. Такая зависимость может быть найдена путем составления и последующего решения соответствующего дифференциального уравнения. Выбранная (разработанная, найденная) методика позволяет учесть наиболее важные параметры автомобиля для решения поставленной задачи и пренебречь его несущественными свойствами. Подобная часть задачи не является предметом изучения нашей дисциплины и поэтому не будет рассматриваться в дальнейшем. Считаем, что необходимые математические зависимости уже получены.

Алгоритм - точное предписание исполнителю совершить определенную последовательность действий для достижения поставленной цели за конечное число шагов. Для полученного конкретной зависимости (таблицы или графика функции скорости от мощности двигателя и сопротивления воздуха) составляется подробный, однозначный перечень действий с указанием конкретных значений переменных, подставляемых в определенной последовательности в указанное аналитическое выражение скорости автомобиля. Этот перечень последовательных действий и представляет собой алгоритм решения задачи.

Алгоритм обладает следующими основными свойствами.

1. Дискретность – т.е. алгоритм представляет процесс решения как последовательность выполнения простых шагов (этапов). Каждый этап требует для своего выполнения определенный отрезок времени, т.е. преобразование исходных данных осуществляется во времени дискретно.

2. Определенность. Это свойство означает, что каждое правило алгоритма должно быть однозначным, четким, не оставлять места произволу. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический (четкий логический) характер и не требует дополнительных указаний.

3. Результативность - т.е. алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

4. Массовость - означает, что алгоритм разрабатывается в общем виде, т.е. он разрабатывается для некоторого класса задач, отличающихся исходными данными.

Программа – (ГОСТ 19781 – 90) - данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки информации с целью реализации алгоритма. В нашем случае программа это описание алгоритма с помощью набора специальных приемов и знаков. Такое описание и представляет собой программу на алгоритмическом языке. Т.е. алгоритмический язык это набор средств и приемов для описания алгоритмов.

Четвертая процедура из вышеперечисленных выполняется компьютером автоматически с помощью транслятора. Пользователь в этой процедуре участие не принимает.

Последний же этап решения задачи на компьютере является чисто практическим и одновременно может быть самым трудоемким, поскольку серьезные, трудоемкие программы не обходятся без ошибок и требуется значительное время для их ликвидации.

Таким образом, для того чтобы решить какую-то задачу на компьютере должна быть составлена программа на алгоритмическом языке. Такие языки бывают высокого и низкого уровня. К языкам низкого уровня относятся, например, автокод и ассемблер. Работа на этих языках требует высокого профессионализма, знания конкретного компьютера (его внутреннюю систему команд), больших трудозатрат. Это удел немногих профессионалов, которые разрабатывают и внедряют операционные системы, многопользовательский интерфейс, когда требуется учитывать быстродействие машины, экономичность, оперативную память, учитывать возникновение будущих технических разработок. Именно благодаря таким профессионалам в настоящее время разработано огромное количество программ, позволяющих пользователю с минимальной подготовкой выполнять на ПК различные работы.

Все остальные языки относятся к языкам высокого уровня. Это, например, С, С++, АDA, Pascal, Basic. Наличие таких языков превратило программирование из узкопрофессиональной деятельности в достояние широкого круга пользователей.

Язык Бейсик был разработан как язык программирования в 1963 г. профессорами Дартмутского университета (США) Д. Кемени и Т. Курц для непрофессиональных программистов (название получено из сокращения Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code – т.е. многоцелевой язык символических инструкций для начинающих). В 1974 г. в качестве международного стандарта был утвержден MINIMAL BASIC. С тех пор появилось несколько версий этого языка от GWBASIC до Visual Basic (объектно-ориентированный язык). Учитывая общую принципиальную особенность всех этих языков программирования – их совместимость снизу вверх - становится понятным, что язык Бейсик по объему использования занимает лидирующее место в среде разработок прикладных программ [ 8 ].

11.2. Символы языка Бейсик.

К основным символам языка Бейсик относятся:

1. Буквы – 26 заглавных (прописных, больших) букв латинского алфавита – A,B,C,D …X,Y,Z (в некоторых операторах – PRINT, INPUT - допускается использование букв русского алфавита и других знаков);

2. Цифры – 10 больших цифр – 0, 1, 2, …8, 9 ;

3. Знаки математических операций:

+ (сложение)

- (вычитание)

* (умножение)

/ (деление)

\ (целочисленное деление – округление до целых чисел)

^ (возведение в степень).

4. 4. Знаки операций отношений

> (больше)

< (меньше)

= (равно)

< > (не равно)

<= (меньше или равно)

>= (больше или равно)

5. Вспомогательные знаки :

( ) (круглые открывающие и закрывающие скобки)

. (точка)

, (запятая)

; (точка с запятой)

: (двоеточие)

“ (кавычки)

6. Некоторые стандартные функции :

Функция	Обозначение в Бейсике
sinx	SIN(X)
cosx	COS(X)
tgx	TAN(X)
arctgx	ATN(X)
L lnx (натуральный логарифм)	LOG(X)
L lgx (десятичный логарифм)	LOG10(X)
e-x (экспонента)	EXP(-X)
Модуль [x]	ABS(X)
Ц Целая часть	INT(X)
К Квадратный корень √x	SQR(X)
ctgx	COS(X) / SIN(X)
Датчик случайных чисел	RND

Аргументы тригонометрических функций задаются в радианах:

значение в радианах = значение в градусах • π/180.

Чтобы пользоваться языком Бейсик, необходима специальная программа, которая называется программной оболочкой GWBASIC или средой программирования GWBASIC. Среда программироваия – это программа, которая позволяет писать тексты компьютерных программ, редактировать их, исправлять ошибки и запускать программы на выполнение. Файл с программной средой программирования GWBASIC называется gwbasic.exe и является запускающим файлом. После запуска этой программы появляется диалоговое окно, в котором пользователь и работает.

Программа, написанная на алгоритмическом языке Бейсик, состоит из операторов. Каждый оператор определяет действие, которое необходимо совершить на данном этапе решения задачи.

Каждый оператор состоит из трех частей:

метка имя оператора текст .

Метка – это номер строки (оператора) задает порядковый номер оператора в программе. В языке

Имя оператора определяет характер выполняемой функции на данном этапе.

Текст – информация необходимая для выполнения действия.

Какие-то из перечисленных трех составляющих оператора могут отсутствовать.

Ниже дается список наиболее используемых операторов и основные пояснения к ним.

№	Назначение оператора		Имя оператора		Пример использования
1	Комментарий		REM		10 REM Иванов И.В.
2	Описание размерности массива		DIM		20 DIM X(916), Y(32)
3	Оператор присвоения		Нет имени		30 Y=X+SIN(X)
4		Ввод данных		INPUT		40 INPUT X,D,I
5		Оператор печати		PRINT		50 PRINT “X=”;X
6		Оператор безусловного перехода		GOTO		55 GOTO 80
7		Оператор условного перехода		IF		60 IF A>C THEN 120
8		Оператор начала цикла		FOR		52 FOR I=1 TO 8 STEP 2
9		Оператор конца цикла		NEXT		54 NEXT I
10		Оператор конца программы		END		125 END

Оператор REM

Этот оператор имеет следующий формат:

Номер строки - REM - любая последовательность символов – переход на новую строку. Оператор позволяет включать в текст программы пояснительные сообщения.

П ример: