ЯП / ЯП / Yap_Lab_1__Kopia

Министерство образования и науки РФ

Томский Государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем (КИБЭВС)

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №1

Тема: “Анализ задачи. Абстракция программ и данных. Синтаксис языка программирования”

Выполнил студент гр. 521

Бондаренко Д. О.

______________ 17.09.12

Принял: Романов А. С.

___________­­­___ 17.09.12

Томск 2012

1. Цель работы

Цель работы: знакомство с основными элементами языка программирования, расширенной формой записи Бэкуса-Наура для записи синтаксиса языка программирования.

2. Задание

1. Изучить теоретические сведения.

2. Получить вариант задания у преподавателя.

3. Для предложенной абстрактной программы описать входные и выходные данные программы, определить типы данных, их диапазон и размерность.

4. Декомпозировать программу на модули. Описать основные модули программы, их взаимосвязь.

5. Определить возможные ошибки, которые могут произойти при выполнении блоков программы.

6. Записать в простейшей форме синтаксис языка, позволяющего реализовать программу. Использовать для этого расширенную форму Бэкуса-Наура.

7. Написать отчет и защитить у преподавателя.

3. Теоретический материал

Язык программирования - набор правил, описывающих, какие последовательности символов составляют программу, и какое вычисление производит программа.

Программа - последовательность символов, определяющих вычисление. При проектировании сложных программных продуктов очень важно научиться мыслить системно и уметь разбивать программу на отдельные составляющие.

Язык программирования применяется для составления программ, решающих задачи на определенном уровне абстракции. Появление и применение нового языка программирования может быть оправдано только тем, что он позволяет «легче» составить программу для конкретной области. При этом чем выше уровень абстракции, тем больше деталей скрыто. Это позволяет с меньшими затратами создавать программы для тех областей, где уже есть некоторые заготовки в виде написанных модулей, классов, шаблонов и т.д.

Прежде всего, необходимо определить входные и выходные данные программы, их типы, диапазоны минимальные и максимальные значения.

После чего производится декомпозиция программ на модули. По возможности это должны быть полностью независимые составные части программы, выполняющие строго определенные функции. Каждый модуль имеет входные и выходные данные.

Также необходимо предусмотреть, какого рода ошибки возможны в процессе функционирования каждого из модулей. Как правило, существует три основных ошибки: ошибка при передаче параметров, переполнение (выход за диапазон), неправильное вычисление функции.

Синтаксис языка программирования - это набор правил, которые определяют, какие последовательности символов являются допустимыми.

Синтаксис задается с помощью формальной нотации. Самая распространенная нотация - расширенная форма Бекуса-Наура (РФБН). Описание грамматики в РБНФ представляет собой набор правил, определяющих отношения между терминальными символами (терминалами) и нетерминальными символами (нетерминалами).

Терминальные символы - это минимальные элементы грамматики, не имеющие собственной грамматической структуры.

Нетерминальные символы - это элементы грамматики, имеющие собственные имена и структуру. Каждый нетерминальный символ состоит из одного или более терминальных и/или нетерминальных символов, сочетание которых определяется правилами грамматики.

Общий вид записи грамматики:

Синтаксическая категория ::= описание

Здесь синтаксическая категория представляет ту конструкцию ЯП, которая описывается, а описание задает формальные правила. Для описания этих правил используются следующие обозначения:

'…' - текстовый элемент - символ или группа символов;

[А] - элемент А входит или не входит;

(А В) - группировка элементов;

{А} - ноль или более элементов А;

| - или;

Общую форму грамматики РБНФ-описания можно описать в виде РБНФ следующим образом:

Синтаксис = { СинтОператор }.

СинтОператор = идентификатор "=" СинтВыражение ".".

СинтВыражение = СинТерм {"|" СинТерм}.

СинТерм = СинтФактор {СинтФактор }.

СинтФактор = идентификатор | цепочка

| "{"СинтВыражение ")"| "["СинтВыражение "]" | "{"СинтВыражение "}".

Например, типичный идентификатор языка программирования (последовательность букв, цифр и знаков подчеркивания, начинающаяся с буквы) с помощью РФБН можно записать в следующем виде:

Идент = Буква{Буква|Цифра| "_"}.

4. Ход выполнения работы

Ввод данных

a, b

Double (+/- 1.7*e^( +/- 308))

«Защита от дурака»

1

a, b: Double

a, b: Double

a, b: Double

a, b: Double

a, b: Double

Умножение

Сложение

Вычитание

Деление

2

4

a,: Double

a,: Double

a,: Double

Внесение в память

Извлечение из памяти

Вычисление квадратного корня

3

a: Double

a: Double

a:: Double (+/- 1.7*e^( +/- 308))

Вывод результата

Рис. 1 Декомпозиция программы «Калькулятор»

Опишем несколько модулей из программы.

Модуль 1:

1. Наименование – «Защита от дурака»; назначение – исключение ввода некорректных для задачи входных данных.

2. Входные данные: a и b – начало диапазонов типа Double (+/- 1.7*e^( +/- 308)).

3. Выходные данные: выводятся только данные, соответствующие типу. Данные, не соответствующие типу, игнорируются.

4. Ошибки – выход за диапазон.

Модуль 2:

1. Наименование – «Сложение»; назначение – нахождение суммы двух чисел.

2. Входные данные: переменные a и b типа Double.

3. Выходные данные: сумма записывается в переменную a типа Double.

4. Ошибки – выход за диапазон.

Модуль 3:

1. Наименование – «Вычисление квадратного корня»; назначение – извлечение квадратного корня.

2. Входные данные: переменная a типа Double.

3. Выходные данные: результат записывается в переменную a типа Double.

4. Ошибки – отрицательные числа недопустимы для входной переменной.

Модуль 4:

1. Наименование – «Деление»; назначение – нахождение результата от деления двух чисел.

2. Входные данные: переменные a и b типа Double.

3. Выходные данные: результат записывается в переменную a типа Double.

4. Ошибки – на 0 делить нельзя, выход за диапазон.

Расширенная форма Бэкуса — Наура:

Синтаксис     = { СинтОператор }. СинтОператор  = идентификатор "=" СинтВыражение ".". СинтВыражение = СинТерм {"|" СинТерм}. СинТерм       = СинтФактор { СинтФактор }. СинтФактор    = идентификатор | цепочка               | "(" СинтВыражение ")" | "[" СинтВыражение "]"               | "{" СинтВыражение "}".

5. Вывод

В ходе выполнения лабораторной работы я познакомился с основными элементами языка программирования, расширенной формой записи Бэкуса-Наура для записи синтаксиса языка программирования.