2.2. «Машина Тюрінга»

Машина Тюрінга – математичне поняття, введене для формального уточнення інтуїтивного поняття алгоритму. Названа на честь англійського математика Алана Тюрінга, який запропонував це поняття у 1936. Аналогічну конструкцію машини згодом і незалежно від Тюрінга ввів американський математик Еміль Пост.

Основна ідея, що лежить в основі машини Тюрінга, дуже проста. Машина Тюрінга – це абстрактна машина (автомат), що працює зі стрічкою, що складається із окремих комірок, в яких записано символи. Машина також має голівку для запису та читання символів із комірок і яка може рухатись вздовж стрічки. На кожному кроці машина зчитує символ із комірки, на яку вказує голівка та, на основі зчитаного символу та внутрішнього стану, робиться наступний крок. При цьому, машина може змінити свій стан, записати інший символ в комірку або пересунути голівку на одну комірку ліворуч або праворуч.

2.3. «»

3. Опис функціоналу майбутньої системи

3.1. Прототип інтерфейсу

На початку створення системи постало питання, в якому вигляді її подати користувачеві. Було вирішено зробити консольну програму в якій будуть відображатися елементи матриці які означають різні стани клітини. Вони будуть змінюватися за заданим алгоритмом. Користувач може вводити дані з клавіатури які впливають на розміщення елементів в полі, а саме на початку роботи програми користувач повинен задати розмір поля (матриці) на якому буде відтворюватися візуалізація розповсюдження хвороби. Користувач повинен вручну переходити на наступний проміжок часу, який відображає поточний стан розповсюдження інфекції.

Створена система виглядає наступним чином: консольне вікно, в якому зображена матриця з заданим розміром, над матрицею показується якого стану набувають клітини на даному проміжоку часу, а під матрицею нам задається питання: «Чи бажаєте ви продовжити(y/n)». Якщо ми вводимо з клавіатури «y», нам показується наступний проміжок, якщо ми вводимо «n», або якийсь інший символ то програма припиняє свою роботу, якщо ввести «y» кілька разів, то відобразиться стан клітин, яким він буде через кілька проміжків (скільки «у», скільки проміжків пройде).

3.2. Мова С++

Для розробки програми нами було обрано мову програмування С++. Дана мова програмування була обрана з декількох причин:

• Швидкодія. Швидкість роботи програм на С++ практично не поступається програмам на С, хоча програмісти отримали в свої руки нові можливості і нові засоби.

• Масштабованість. Мовою C++ розробляють програми для найрізноманітніших платформ і систем.

• Можливість роботи на низькому рівні з пам'яттю, адресами, портами. (Що, при необережному використанні, може легко перетворитися на недолік.)

• Можливість створення узагальнених алгоритмів для різних типів даних, їхня спеціалізація, і обчислення на етапі компіляції, з використанням шаблонів.

• Підтримуються різні стилі та технології програмування, включаючи традиційне директивне програмування, ООП, узагальнене програмування, метапрограмування (шаблони, макроси).

Незважаючи на всі її переваги, мова С++ має також ряд недоліків, які ми далі стисло розглянемо.

Наявність безлічі можливостей, що порушують принципи типобезпеки приводить до того, що в С++ програми може легко закрастися важковловима помилка. Замість контролю з боку компілятора розробники вимушені дотримуватися вельми нетривіальних правил кодування. По суті, ці правила обмежують С++ рамками якоїсь безпечнішої підмови. Більшість проблем типобезпеки С++ успадкована від С, але важливу роль в цьому питанні грає і відмова автора мови від ідеї використовувати автоматичне управління пам'яттю (наприклад, збірку сміття). Так візитною карткою С++ стали вразливості типу «переповнювання буфера».

Погана підтримка модульності. Підключення інтерфейсу зовнішнього модуля через препроцесорну вставку заголовного файлу (#include) серйозно уповільнює компіляцію, при підключенні великої кількості модулів. Для усунення цього недоліку, багато компіляторів реалізують механізм прекомпіляциі заголовних файлів (англ. Precompiled Headers).

Недостача інформації про типи даних під час компіляції (CTTI).

Мова C++ є складною для вивчення і для компіляції.

Деякі перетворення типів неінтуїтивні. Зокрема, операція над беззнаковим і знаковим числами видає беззнаковий результат.

Препроцесор С++ (успадкований від C) дуже примітивний. Це приводить з одного боку до того, що з його допомогою не можна (або важко) здійснювати деякі завдання метапрограмування, а з іншою, в наслідку своєї примітивності, він часто приводить до помилок і вимагає багато дій з обходу потенційних проблем. Деякі мови програмування (наприклад, Scheme і Nemerle) мають набагато могутніші і безпечніші системи метапрограмування (також звані макросами, але макроси С/С++ вони мало нагадують).

З кінця 1990-х в співтоваристві С++ набуло поширення так зване метапрограмування на базі шаблонів. По суті, воно використовує особливості шаблонів C++ в цілях реалізації на їхній базі інтерпретатора примітивної функціональної мови програмування, що виконується під час компіляції. Сама по собі ця можливість вельми приваблива, але, внаслідкок вище згаданого, такий код вельми важко сприймати і зневаджувати. Мови Lisp/Scheme, Nemerle і деякі інші мають могутніші і водночас простіші для сприйняття підсистеми метапрограмування. Крім того, в мові D реалізована порівнянна за потужністю, але значно простіша в застосуванні підсистема шаблонного метапрограмування.

Хоча декларується, що С++ мультипарадигмена мова, реально в мові відсутня підтримка функціонального програмування. Частково, даний пропуск усувається різними бібліотеками (Loki, Boost) що використовують засоби метапрограмування для розширення мови функціональними конструкціями (наприклад, підтримкою лямбд/анонімних методів), але якість подібних рішень значно поступається якості вбудованих у функціональні мови рішень. Такі можливості функціональних мов, як зіставлення зі зразком взагалі украй складно емулювати засобами метапрограмування.

C++ (Сі-плюс-плюс) — мова програмування високого рівня з підтримкою декількох парадигм програмування: об'єктно-орієнтованої, узагальненої та процедурної. Розроблена Б'ярном Страуструпом (англ. Bjarne Stroustrup) в AT&T Bell Laboratories (Мюррей-Хілл, Нью-Джерсі) у 1979 році та початково отримала назву «Сі з класами». Згодом Страуструп перейменував мову у C++ у 1983 р. Базується на мові С. Визначена стандартом ISO/IEC 14882:2003.

У 1990-х роках С++ стала однією з найуживаніших мов програмування загального призначення. Мову використовують для системного програмування, розробки програмного забезпечення, написання драйверів, потужних серверних та клієнтських програм, а також для розробки розважальних програм таких як відеоігри.

С++ продовжує розвиватися, щоб відповідати сучасним вимогам. Одна з груп, що займаються мовою С++ в її сучасному вигляді і що направляють комітету зі стандартизації С++ поради з її поліпшення, — це Boost. Наприклад, один з напрямів діяльності цієї групи — вдосконалення можливостей мови шляхом додавання в неї особливостей метапрограмування.

Стандарт С++ не описує способи іменування об'єктів, деякі деталі обробки винятків і інші можливості, пов'язані з деталями реалізації, що робить несумісним об'єктний код, створений різними компіляторами. Проте для цього третіми особами створено безліч стандартів для конкретної архітектури і операційних систем.

Проте (за станом на час написання цієї статті) серед компіляторів С++ все ще продовжується битва за повну реалізацію стандарту С++, особливо в області шаблонів — частини мови, зовсім недавно повністю розробленій комітетом стандартизації.

Одним із каменів спотикання у цьому питанні є ключове слово export, що використовується також і для розділення оголошення і визначення шаблонів.

Першим компілятором, що підтримав export в шаблонах, став Comeau C++ на початку 2003 року (п'ять років після виходу стандарту). У 2004 році бета-версія компілятора Borland C++ Builder X також почала його підтримку.

Обидва цих компілятора засновані на зовнішньому інтерфейсі EDG. Інші компілятори, такі як Microsoft Visual C++ або GCC, взагалі цього не підтримують. Ерб Саттер (Herb Sutter), секретар комітету із стандартизації Сі++, рекомендував прибрати export з майбутніх версій стандарту унаслідок серйозних складнощів в повноцінній реалізації, проте згодом остаточним рішенням було вирішено його залишити.

Із списку інших проблем, пов'язаних з шаблонами, можна навести питання конструкцій часткової спеціалізації шаблонів, які погано підтримувалися протягом багатьох років після виходу стандарту Сі++.