Поняття мови програмування і середовища програмування. Історія розвитку. Структура програми, основні типи даних. Навести приклад програми з поясненням основних структурних елементів, продемонструвати і пояснити процес компіляції програми та її виконання.

 

Мова програмування— формальна мова представлення програм для системи програмування.

Програма звичайно являє собою деякий алгоритм у формі, зрозумілої для виконавця (наприклад, комп'ютера). Мова програмування визначає набір лексичних, синтаксичних і семантичних правил, використовуваних при складанні комп'ютерної програми. Він дозволяє програмістові точно визначити те, на які події буде реагувати комп'ютер, як будуть зберігатися й передаватися дані, а також якої саме дії варто виконувати над цими даними при різних обставинах.

Творці язиків по-різному тлумачать поняття мова програмування. До найпоширеніших тверджень, визнаним більшістю розроблювачів, ставляться наступні:

Функція:мова програмування призначена для написання комп'ютерних програм, які застосовуються для передачі комп'ютеру інструкцій з виконання того або іншого обчислювального процесу й організації керування окремими пристроями.

Завдання:мова програмування відрізняються від природних мов тим, що призначено для передачі команд і даних від людини комп'ютеру, у той час, як природні мови використаються для спілкування людей між собою. У принципі, можна узагальнити визначення «мов програмування» - це спосіб передачі команд, наказів, чіткого керівництва до дії; тоді як людські мови служать також для обміну інформацією.

Виконання:мова програмування може використати спеціальні конструкції для визначення й маніпулювання структурами даних і керування процесом обчислень.

На сьогоднішній день у світі існують сотні різних мов програмування, які в загальному можна поділити на мови програмування низького (Asembler) та високого рівня(Pascal, Delphi, C і т.д.). Крім цього мови програмування можна поділити на функціональні, структурні, логічні, процедурні, об’єктно-орієнтовані.

Одинією із самих старих мов програмування є Фортран. Вона була створений в 50-х рр. нашого століття. Фортран і подібні їй мови програмування призначалися для рішення обчислювальних завдань, що виникають у математику, фізику, інженерних розрахунках, економіці й т.п. Ці язики в основному працюють із числами.

Друга найстарша мова програмування Лісп, розроблена Дж. Маккарти в 1962 р. скоріше для роботи з рядками символів, ніж для роботи із числами. Це особливе призначенняЛіспа відкрило для програмістів нову область діяльності, відому нині, як «штучний інтелект».Ліспуспішно застосовувався в експертних системах, системах аналітичних обчислень і т.п.

Одним з перших і найбільш удалих компіляторів став язик Фортран, розроблений фірмою IBM.

Інтегроване середовище розробки програмного забезпечення- система програмних засобів, використовуване програмістами для розробки програмного забезпечення.

Звичайно середовище розробки містить у собі текстовий редактор, компілятор і інтерпретатор, засоби автоматизації зборки й відладчик. Іноді також містить засобу для інтеграції із системами керування версіями й різноманітні інструменти для спрощення конструювання графічного інтерфейсу користувача. Багато сучасних середовищ розробки також включають браузер класів, інспектор об'єктів і діаграму ієрархії класів - для використання при обєктно-орієнтированій розробці ПО.

Приклади середовищ розробки - NetBeans, Eclipse, Sun Studio, Turbo Pascal, Borland C++, Borland Delphi, PascalABC.NET, QDevelop, QNX Momentics IDE, XCode і другу.

Окремий випадок ИСР - середовища візуальної розробки, які містять у собі можливість візуального редагування інтерфейсу програми.

Структура програми мовою Turbo pascal:

В першому розділіпрограми програміст повідомляє компілятору, якими ідентифікаторами він позначає дані (константи, змінні), а також встановлює власні типи даних, які надалі він сподівається використовувати в програмі. При цьому необхідно слідкувати, щоб імена змінних, констант, назви типів не повторювались для різних даних.

Розглянемо більш детально всі підрозділи, що можуть використовуватись в програмі.

Program - це заголовок програми, що вказує її ім'я. ДляTurbo Pascal 6.0і більш новіших версій цей підрозділ вказувати необов’язково, хоча рекомендовано вказувати заголовок програми, щоб уже при першому знайомстві з її текстом можна було отримати інформацію про її призначення.

Потрібно відмітити, що заголовок програми, що слідує, за словом PROGRAM є ідентифікатором і володіє всіма його властивостями. Крім цього, заголовок програми обов’язково повинен починатисьзлатинської літери,а далі можуть знаходитись символи, допустимі для алфавіту Turbo Pascal.

Uses - цей підрозділ вказує назви модулів та бібліотек, що потрібно підключити до програми. Поняття “модуль”, “бібліотека”, “блок” складають основу термінології програмування на Pascal. Модуль представляє собою замкнутий блок, що має своє ім’я, компілюється окремо і підключається до вашої програми, як ніби “чорна скринька” із набором певних (описаних у ньому) процедур, функцій, типів даних, констант і т.д. Бібліотека представляє собою набір таких модулів. Якщо модулі в програмі не потрібно використовувати (не використовується процедури, функції і т.д., що описані в модулі), то цей підрозділ не вказуємо.

Потрібно відмітити, що оператор USES може використовуватись в програмі лише один раз, при цьому в нього є чітко визначене місце (він знаходиться поперед усіх операторів та підрозділів (крім заголовка програми та директив компілятора)).

Label - підрозділ, в якому вказується список усіх міток, що використовуються в програмі. Якщо міток у програмі немає, то підрозділ LABEL не вказуємо.

Вважається неофіційним правилом: не використовувати в Pascal-програмі міток, оскільки це суперечить принципам програмування в Pascal. Якщо в програмі використано мітки, то така програма вважається написаною дуже безграмотно.

Const - підрозділ опису констант. Якщо в програмі будуть застосовуватись константи, то їх імена та значення (після знаку рівності) вводять в розділіConst В інших випадках цей підрозділ не вказується. Слід відмітити, що стандартні константи, прийняті в Pascal, не потрібно описувати в даному розділі.

Type- підрозділ опису користувацьких типів даних. В цьому підрозділі переважно вказують складні та нестандартні типи даних. Якщо такі типи в програмі не використовують, то даний підрозділ не вказується.

Var- підрозділ опису всіх змінних, що використовуються в програмі. Потрібно відмітити, що всі змінні, що використовуються в програмі, обов'язково повинні бути описані в підрозділіvar. Це єдиний підрозділ розділу описів та узгоджень, який обов’язково повинен бути представлений у кожній Pascal-програмі.

Розділ текстів процедур та функційвказується лише у випадку, якщо в програмі використовуються нестандартні процедури та функції, що створені самим користувачем (якщо вони не описані в одному з модулів вказаних у розділі USES). Потрібно відмітити, що процедури та функції - це спеціальним чином оформлені послідовності команд (у вигляді підпрограми). Доступ до цієї підпрограми може здійснюватись з будь-якого місця основної програми, а також з будь-якої процедури та функції, що описані нижче по тексту програми. Більш детально про використання процедур та функцій буде описано далі.

Третій розділ програми - це розділ основного блоку програми.В цьому розділі знаходиться основний текст програми. Починається цей розділ словомbegin і закінчується словомend, після якого слідує крапка.

Правила написання Pascal-програм: 

1.Основний текст будь-якої програми починається службовим словомbegin і закінчується словомend, після чого слідує крапка.

2.В кінці кожної команди ставиться крапка з комою - символ, що розділяє команди між собою.

3.Команди в Pascal можна записувати в один рядок, хоча для полегшення читабельності програми бажано кожну команду вказувати з нового рядка. 

5.Якщо користувач бажає помістити в текст програми коментарі, то їх необхідно вказувати у фігурних дужках.

6.Якщо потрібно використати декілька операторів у якості одного складеного оператора, то їх слід взяти в операторні дужки, що починаються словомbegin і закінчуютьсяend. При цьому кількість слівbegin у програмі повинна співпадати з кількістю слівend.

8.Усі змінні, константи та типи даних, що використовуються в програмі, повинні бути описані в розділахconst, type таvar.

ПРИКЛАД:програма перемножує два числа.

Program Proizv2;

Uses

  Crt;{Подключаем модуль Crt}

Var

  number1, {переменная, в которой будет содержаться первое число}

  number2, {переменная, в которой будет содержаться второе число}

  result {переменная, в которой будет содержаться результат}

  : integer;

Begin

  ClrScr;{Используем процедуру очистки экрана из модуля Crt}

  Write ('Введите первое число ');

  {Выводим на экран символы, записанные между апострофами}

  Readln (number1);

  {Введенное пользователем число считываем в переменную number1}

  Write ('Введите второе число ');

  {Выводим на экран символы, записанные между апострофами}

  Readln (number2);

  {Введенное пользователем число считываем в переменную number2}

  result := number1 * number2;

  {Находим произведение введенных чисел и присваиваем переменной result}

  Write ('Произведение чисел ', number1, ' и ', number2, ' равно ', result);

  {Выводим на экран строчку, содержащую ответ задачи}

  Readln;{Процедура задержки экрана}

End.

 

Тип даних - це набір даних (констант, змінних, значень функцій і т.д.), які мають спільні характеристики (формат представлення в пам’яті ПК, множина допустимих значень, множина допустимих операцій, що можна використовувати для даного типу).

Типи даних в Pascal поділяються на прості та складні. До простих типів даних відносяться: -цілі числа; -дійсні числа; - символьний тип; - логічний тип; - інтервальний тип; - перераховний тип.

Складні типи даних - це типи, які складаються з елементів, що відносяться до простих типів. До складних типів даних відносяться: -   масиви; -   множини; -   стрічки; -   записи; -   файли; -   динамічні змінні; -   вказівки; -   лінійні списки (стеки, черги); -   нелінійні списки (двійкові дерева, несиметричні дерева, тексти, графи); -   процедурний тип; -   об’єкти.

Крім цього, типи даних у Turbo Pascal можна поділити на впорядковані та невпорядковані. Впорядковані - це типи, в яких дані розміщені в певному, наперед визначеному, порядку і кожен з елементів характеризується своїм порядковим номером.Невпорядковані - це типи, в яких дані не мають своїх порядкових номерів.

Компілятор - це спеціальна програма (програмний модуль), яка здійснює перетворення тексту програми, написаного на відповідній мові програмування, у програмний код, зрозумілий комп’ютеру. Сам процес перетворення тексту програми, упрограмний кодназиваєтьсякомпіляцією.

Потрібно відмітити, що при компіляції відбувається автоматичний пошук компілятором помилок у тексті програми. 

Календарне планування навчання інформатики

Академічний рівень

2012-2013 Н. Р.

11 КЛАС

І семестр

(2 години на тиждень)

№ уроку	Тема	К-сть годин	Дата	Факт. провед.
Тема 1. Інформаційні технології в навчанні (9 год)
Програмні засоби навчання математики (7 год)
1.	ТБ. Призначення математичних процесорів. Огляд середовища математичного процесора. Автоматизація математичних обчислень.	1
2.	ТБ. Практична робота № 1. «Автоматизація математичних обчислень».	1
3.	ТБ. Побудова графіка функції однієї змінної.	1
4.	ТБ. Практична робота №2. «Побудова графіків функцій».	1
5.	ТБ. Знаходження наближених значень розв’язків рівнянь і систем рівнянь.	1
6.	ТБ. Розв’язування задач на пошук екстремумів.	1
7.	ТБ. Практична робота № 3. «Знаходження наближених значень розв’язків рівнянь і систем рівнянь».	1
Програмні засоби для підтримки навчання фізики, хімії та біології (2 год)
8.	ТБ. Огляд програмних засобів для підтримки навчання фізики, хімії та біології. Віртуальні лабораторії, інтерактивні моделі.	1
9.	ТБ. Практична робота № 4. «Використання програмних засобів при вивченні фізики, хімії та біології».	1
Тема 2. Основи алгоритмізації та програмування (30 год)
Базові поняття програмування. Засоби візуальної розробки програм (10 год)
10.	ТБ. Поняття моделі. Типи моделей. Моделювання як метод дослідження об’єктів.	1
11.	ТБ. Поняття алгоритму, властивості алгоритмів. Форми подання алгоритмів. Графічне подання алгоритмів.	1
12.	ТБ. Поняття мови програмування, програмного коду, середовища розробника програм, компілятора. Етапи розв’язування задач з використанням комп’ютера. Поняття програми як автоматизованої системи. Складові програми: дані, логіка, інтерфейс. Поняття об’єкта у програмуванні. Властивості об’єкта. Елементи інтерфейсу користувача як об’єкти. Поняття події та обробника події. Поняття про методи об’єкта.	1
13.	ТБ. Принципи роботи у візуальному середовищі розробки програм. Програмний проект і файли, що входять до його складу. Відкриття програмного проекту, його компіляція, збереження, виконання. Структура й складові елементи програм, записаних певною мовою програмування. Редагування коду обробників подій, пов’язаних з елементами управління. Створення найпростішого програмного проекту.	1
14.	ТБ. Практична робота № 5. «Створення й виконання програмного проекту. Використання елементів управління».	1
15.	ТБ. Поняття оператора. Різновиди операторів. Виведення даних. Використання вікон повідомлень. Конструювання інтерфейсу користувача. Надання значень властивостям елементів управління. Відтворення на формах зображень.	1
16.	ТБ. Поняття змінної. Оголошення змінної. Типи даних. Оператор надання значень. Змінювання значень властивостей елементів управління в ході виконання проекту. Константи. Введення даних. Поняття операції та виразу. Основні правила запису, обчислення та використання виразів. Надання значень виразів змінним. Пріоритет операцій. Арифметичні операції.	1
17.	ТБ. Практична робота № 6. «Введення й виведення даних, робота зі змінними.	1
18.	ТБ. Покрокове виконання та аналіз роботи готових програм. Розробка власних програм на обчислення значень виразів. Використання налагоджувача програм. Різновиди помилок, методи їх пошуку та виправлення. Коментарі у програмному коді.	1
19.	ТБ. Практична робота № 7. «Налагодження програм».	1
Основи структурного програмування (20 год)
20.	ТБ. Основні поняття математичної логіки: логічні константи, логічні змінні, логічні вирази. Логічні операції: кон’юнкція, диз’юнкція, заперечення.	1
21.	ТБ. Логічні формули. Табличні істинності. Запис логічних виразів мовою програмування. Операції порівняння.	1
22.	ТБ. Алгоритмічна конструкція розгалуження та її графічне подання. Оператори розгалуження. Прапорці та групи перемикачів.	1
23.	ТБ. Реалізація розгалужень з використанням прапорців та груп перемикачів.	1
24.	ТБ. Практична робота № 8. «Складання програм з розгалуженнями».	1
25.	ТБ. Поняття підпрограми та її аргументів. Поняття локальних і глобальних змінних. Формальні і фактичні параметри підпрограм.	1
26.	ТБ. Стандартні підпрограми та підпрограми користувача. Створення і виклик підпрограм.	1
27.	ТБ. Практична робота № 9. «Використання підпрограм».	1
28.	ТБ. Алгоритмічна конструкція повторення та її графічне подання. Оператори циклів.	1
29.	ТБ. Складання та програмна реалізація алгоритмів з циклами.	1
30.	ТБ. ТБ. Практична робота № 10. «Програмування циклічних обчислень».	1
31.	ТБ. Поняття масиву. Оголошення одновимірного масиву. Індексація елементів масиву.	1
32.	ТБ. Введення даних у масив та відображення його вмісту.	1