НИУ ВШЭ – Пермь
Факультет бизнес-информатики
Кафедра информационных технологий в бизнесе
Понятие программы:
Программы = Алгоритмы + + Структуры данных
Материалы курса «Теоретические основы информатики»
Лекция 6
Лядова Л.Н.
Пермь 2012
Программы = = Алгоритмы + Структуры данных
Решение задачи с помощью компьютера связано с использованием двух основных понятий: алгоритм и программа.
Классическое определение, данное Н. Виртом:
«Алгоритмы + Структуры данных = Программы»
При разработке программы важно получить ответы на следующие вопросы:
Можно ли решить поставленную задачу с помощью компьютера?Как можно решить поставленную задачу с помощью компьютера?
Насколько эффективным будет решение (какие ресурсы для этого потребуются, как быстро будет решаться задача)?
Каким образом можно оптимизировать решение, повысить
эффективность (сэкономить ресурсы, ускорить решение)?
2
Понятие данных
С понятием алгоритма тесно связано понятие данные.
В алгоритмическом аспекте данные – это информация, несущая полезную смысловую нагрузку, представленная в формализованном виде, позволяющем собирать, передавать,
вводить и обрабатывать эту информацию с помощью компьютеров, выполняющих заданные алгоритмы.
Реализация алгоритма на конкретных исходных данных решаемой задачи называется алгоритмическим (или вычислительным) процессом.
Тип данных – фундаментальное понятие теории программирования.
Любые данные, которыми оперируют программы, относятся к
3определённым типам.
Понятие конструктивного объекта
Наиболее общее интуитивное понимание состоит в том, что
данными в алгоритме могут быть самые разнообразные конструктивные объекты.
Будем считать, что конструктивный объект – это элемент какого-либо конечного множества (например, машинное число, один из дней недели и т.п.) либо объект, вычисленный каким-либо алгоритмом.
Конструктивными объектами являются, например, символы, логические значения, целые и вещественные числа, представимые в машине, массивы.
4
Понятие типа данных
Для осуществления сбора, передачи, ввода и обработки информации с помощью компьютеров необходимо определить:
Каково множество значений (или диапазон значений) которые должны быть представлены в памяти компьютера и должны передаваться по линиям связи.
Как данные будут представлены в памяти компьютера и при передаче (вопрос кодирования и представления информации)?
Какие операции над данными и по каким правилам будут выполняться?
5
Понятие типа данных
Тип данных рассматривается как множество данных (допустимых значений), которые некоторый конструктивный объект может принимать в программе, совместно с множеством операций по обработке этих данных.
Во время выполнения программы для каждого объекта выделяется область оперативной памяти, называемая элементом хранения.
Формат внутреннего представления данных в элементе хранения определяется типом объекта.
Значения, которые может принимать объект данного типа, называются константами типа.
Максимальное количество элементов в множестве, включающем все константы типа, называется мощностью типа. Мощность типа
связана с форматом представления данных.
6Данные в программах задаются с помощью описания их свойств (атрибутов).
Понятие типа данных
Тип данных определяет
множество значений,
набор операций, которые можно применять к таким значениям,
и, возможно,способ реализации хранения значений и выполнения операций.
7
Понятие типа данных
В программе объектом некоторого типа является константа или переменная.
Значения констант не изменяются при выполнении программы. Значения переменных во время программы могут изменяться.
При этом всегда понятие тип данных связывается не только с представлением данных в памяти (адресном пространстве), но и со способом их обработки (семантика операций, способы их обработки различаются для данных разных типов).
8
Понятие типа данных
Операция – это выполнение каких-нибудь действий над данными (операндами). Для описания действий в программах используются специальные инструменты – операторы.
Пример: каковы правила выполнения операции A + B над значениями A и B?
На этот вопрос можно ответить только тогда, когда известен тип данных для A и B:
Если A и B числа, то выполняется операция сложения. Причём способ выполнения операций будет различным для чисел разных типов, представленных в разных форматах.
Если A и B строки, то выполняется операция конкатенации.Если A и B множества, то выполняется операция объединения
9множеств.
Классификация типов данных
Фундаментальные типы данных подразделяются напростые (встроенные в язык программирования), иабстрактные (конструируемые пользователем).
В каждом языке программирования используются свои типы данных и средства их описания. В самом общем случае их можно классифицировать следующим образом:
10