12. Языки программирования. Классическое программирование. Визуальные средства разработки программ. Среда программирования.

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под её управлением.

Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека к компьютеру, в то время как естественные языки используются для общения людей между собой. Можно обобщить определение «языков программирования» — это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

Языки программирования низкого уровня

Первым компьютерам приходилось программировать двоичными машинными кодами. Однако программировать таким образом - достаточно трудоемкая и сложная задача. Для упрощения этой задачи стали появляться языки программирования низкого уровня, которые позволяли задавать машинные команды в более понятном для человека виде. Для преобразования их в двоичный код были созданы специальные программы - трансляторы.

Трансляторы делятся на: компиляторы - превращают текст программы в машинный код, который можно сохранить и затем использовать уже без компилятора (примером являются исполняемые файлы с расширением *. exe).

интерпретаторы - превращают часть программы в машинный код, выполняют и после этого переходят к следующей части. При этом каждый раз при выполнении программы используется интерпретатор.

Примером языка низкого уровня является ассемблер. Языки низкого уровня ориентированы на конкретный тип процессора и учитывают его особенности, поэтому для переноса программы на ассемблере на другую аппаратную платформу ее нужно почти полностью переписать. Определенные различия имеются и в синтаксисе программ под разные компиляторы. Правда, центральные процессоры для компьютеров фирм AMD и Intel практически совместимы и отличаются лишь некоторыми специфическими командами. А вот специализированные процессоры для других устройств, например, видеокарт, телефонов содержат существенные различия.

Преимущества

С помощью языков низкого уровня создаются эффективные и компактные программы, поскольку разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора.

Недостатки

• Программист, работающий с языками низкого уровня, должен быть высокой квалификации, хорошо понимать устройство микропроцессорной системы, для которой создается программа. Так, если программа создается для компьютера, нужно знать устройство компьютера и, особенно, устройство и особенности работы его процессора.

• результирующая программа не может быть перенесена на компьютер или устройство с другим типом процессора.

• значительное время разработки больших и сложных программ.

Языки низкого уровня, как правило, используют для написания небольших системных программ, драйверов устройств, модулей стыков с нестандартным оборудованием, программирование специализированных микропроцессоров, когда важнейшими требованиями являются компактность, быстродействие и возможность прямого доступа к аппаратным ресурсам.

Ассемблер - язык низкого уровня, что широко применяется до сих пор.

Языки программирования высокого уровня

Можно сказать более понятными человеку, чем компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому созданные программы легко переносятся с компьютера на компьютер. В основном достаточно просто перекомпилировать программу под определенную компьютерную архитектурную и операционную систему. Разрабатывать программы на таких языках гораздо проще и ошибок допускается меньше. Значительно сокращается время разработки программы, что особенно важно при работе над большими программными проектами.

К языкам программирования высокого уровня относятся:

Фортран, Кобол, Алгол, Pascal, Java C C++ C# Objective С Smalltalk Delphi

Недостатком языков высокого уровня является больший размер программ по сравнению с программами на языке низкого уровня. Поэтому в основном языки высокого уровня используются для разработок программного обеспечения компьютеров и устройств, которые имеют большой объем памяти. А разные подвиды ассемблера применяются для программирования других устройств, где критичным является размер программы.

Визуальное программирование — способ создания программы для ЭВМ путём манипулирования графическими объектами вместо написания её текста.

Необходимо различать:

графический язык программирования — который прежде всего язык программирования (со своим синтаксисом)

визуальные средства разработки — как правило, под ними подразумевают средства проектирования интерфейсов или какую либо CASE-систему для быстрой разработки приложений или SCADA-систему для программирования микроконтроллеров.

Языки визуального программирования могут быть дополнительно классифицированы в зависимости от типа и степени визуального выражения, на следующие типы:

• языки на основе объектов, когда визуальная среда программирования предоставляет графические или символьные элементы, которыми можно манипулировать интерактивным образом в соответствии с некоторыми правилами;

• языки, в интегрированной среде разработки которых на этапе проектирования интерфейса применяются формы, с возможностью настройкой их свойств. Примеры: Delphi и C++ Builder фирмы Borland, С#

• языки схем, основанные на идее «фигур и линий», где фигуры (прямоугольники, овалы и т. п.) рассматриваются как субъекты и соединяются линиями (стрелками, дугами и др.), которые представляют собой отношения. Пример: UML.

Язык последовательных функциональных схем SFC (Sequential Function Chart) — графический язык программирования широко используется для программирования промышленных логических контроллеров PLC.

В SFC программа описывается в виде схематической последовательности шагов, объединённых переходами.

LD — язык релейно-контактных схем

FBD — язык Функциональных блоковых диаграмм.

Язык CFC (Continuous Flow Chart) — ещё один высокоуровневый язык графического программирования. CFC — это дальнейшее развития языка FBD. CFC был специально создан для проектирования систем управления непрерывными технологическими процессами.

G, язык, используемый в среде разработки LabVIEW

VisSim это визуальный язык программирования предназначенный для моделирования динамическая систем, а также проектирования, базирующегося на моделях, для встроенных микропроцессоров.

AppWare, also known as MicroBrew, программирование, на основе иконок для Mac OS и Microsoft AudioMulch, основанная на потоке звукового сигнала, также для среда для создания музыки

Macromedia Authorware

Automator

Aviary Peacock, визуальная лаборатория на основе просмотра файлов

Baltie

MQL-Studio for HiAsm, пакет для разработки экспертов, скриптов, индикаторов на языке MQL5 в визуальном редакторе программ HiAsm.

Miracle C Compiler, среда графического программирования, позволяющая формировать матрицу отношений компонентов платформы (сайт: http://www.c-compiler.com)

LogicProgram, язык, среда графического программирования, позволяющая формировать матрицу отношений компонентов платформы

Интегрированная среда разработки— система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения (ПО).

Обычно среда разработки включает в себя:

текстовый редактор

компилятор и/или интерпретатор

средства автоматизации сборки

отладчик.

Иногда содержит также средства для интеграции с системами управления версиями и разнообразные инструменты для упрощения конструирования графического интерфейса пользователя. Многие современные среды разработки также включают браузер классов, инспектор объектов и диаграмму иерархии классов — для использования при объектно-ориентированной разработке ПО. Хотя и существуют ИСР, предназначенные для нескольких языков программирования — такие, как Eclipse, NetBeans, Embarcadero RAD Studio, Qt Creator или Microsoft Visual Studio, но обычно ИСР предназначается для одного определённого языка программирования - как, например, Visual Basic, Delphi, Dev-C++.

Частный случай ИСР — среды визуальной разработки, которые включают в себя возможность визуального редактирования интерфейса программы.

13. Интерфейс среды программирования Visual Basic 6.0. Проектирование графического интерфейса программы. Типы переменных. Операторы присваивания, ввода, вывода информации. Операторы ветвления. Операторы цикла.

BASIC был специально разработан для обучения основам программирования начинающих пользователей. Создавать свой пользовательский интерфейс без написания отдельных команд (как будто вы рисуете себе картинку, без всяких проблем).

Начиная писать любую программу, первым делом необходимо решить, что эта программа должна делать. Теоретически существуют возможность с помощью тысячи способов написать одну и ту же программу. Visual Basic помогает реализовать идею быстрого создания пользовательского интерфейса простым способом. Пользовательский интерфейс служит двум целям: отображает информацию на экране и принимая от пользователя конкретные команды к действию.

Элементы интерфейса делятся на две группы; формы и объекты.

Форма— это всего лишь прямоугольное окно, отображаемое на экране. Объекты - представляют собой элементы, которые содержатся в форме и служат для отображения или получения информации от пользователя. Объектом может быть текст, кнопка, флажок опции и т.д.

После того как вы создали форму и разместили в ней нужные объекты, эту форму и ее объекты нужно подогнать под конкретную программу. Каждый элемент интерфейса имеет набор собственных свойств, который определяет, как этот объект выглядит и что делает. В частности, свойствами определяются такие атрибуты объекта, как размер, размещение на экране, цвет и т.д.

Разные элементы имеют разные свойства. Каждый раз, когда вы рисуете форму или объект, Visual Basic назначает им свойства, установленные по умолчанию.

В Visual Basic команды (коды) служат двум целям: делают пользовательский интерфейс рабочим, а также обрабатывают различные данные, с тем, чтобы вернуть пользователю полезный результат.

Даже если вы с помощью Visual Basic создали какой-то интерфейс, он не будет работать до тех пор, пока программист не напишет ему действия, которые объяснят компьютеру, что нужно делать, если пользователь, скажем, щелкнул на кнопке.

При открытие самой среды программирования у вас появляется окно «Новый проект» в котором и нужно выбрать какой проект мы будем создавать, для начала мы создадим простой проект, а точнее стандартный, «Standard EXE» это - стандартное выполняемое приложение. После того как вы нажали создать (открыть) новый проект у вас появится сама среда программирования Visual Basic, а точнее форма, но пока в ней ничего нет, и она не чего делать не умеет. Для любопытства можете нажать команду меню run->start (запустить) или просто выбрать в быстром меню кнопку «старт» у вас запустится программа.

Типы переменных Visual Basic 6.0

• Boolean – булев тип данных может хранить только два значения: True либо False, истина или ложь. Его использование вместо целочисленных переменных является хорошим стилем программирования.

• Byte – байтовый тип предназначен для хранения целых чисел от 0 до 255. Его использование позволяет сильно экономить оперативную память и уменьшать размер массивов. Кроме того, он используется при работе с двоичными файлами.

• Currency –Он создан для того, чтобы избежать ошибок при преобразовании десятичных чисел в двоичную форму и наоборот. (Невозможно 1/10 представить как сумму 1/2,1/4, 1/8, 1/16 и т.п.) Данный тип может иметь до 4 цифр после запятой, и до 14 - перед ней. Внутри данного диапазона вычисления будут точными. Идентификатор представляет собой символ "@". Поскольку все арифметические операции, кроме сложения и вычитания, выполняются так же медленно, как и в случае переменных с двойной точностью, данный тип является предпочтительным для проведения финансовых расчетов.

• Date – этот тип данных позволяет хранить значения времени и даты в промежутке от полуночи 1 января 100 года до полуночи 31 декабря 9999 года. Такие значения в тексте программ обозначаются символами "#", например: NewYear = #January 1, 2000# Если вводится только значение даты, Visual Basic полагает, что время равняется 00:00.

• Decimal – самый мощный числовой тип. Для хранения переменной подобного типа отводиться 16 байт. Отрицательная и положительная границы промежутка, в котором располагаются возможные значения этой переменной, одинаковы по модулю и равны +/- 79 228 162 514 264 337 593 543 950 335, если использовать целые числа. Если же необходимо хранить дробные величины, то границы возможных значений будут смещены на несколько порядков в зависимости от того, сколько знаков после запятой использует разработчик. Подобный тип может использоваться только для хранения десятичных дробей. Разработчик может использовать до 28 знаков после запятой.

• Double – переменные такого типа позволяют хранить числа с точностью до 16 цифр и длиной до 300 символов. Идентификатором является "#". Вычисления с ними тоже являются приблизительными, а скорость их относительно небольшая. В основном переменные типа Double используются для научных расчетов.

• Integer – целочисленные переменные могут хранить только относительно небольшие целые числа (в диапазоне от -32 768 до +32 767). Арифметические операции над такими числами выполняются очень быстро. Для обозначения такого типа используется символ "%": IntegerPerem% = 3

• Long – данный тип впервые появился в языке QuickBASIC. В таких переменных хранятся целые значения от -2 147 483 648 до +2 147 483 647. Обозначается символом "&". Арифметические операции над такими числами выполняются тоже очень быстро, и при работе с процессором 386DX или 486DX существовала лишь небольшая разница в скорости вычислений между Long и Integer. LongPerem& = 123456789

• Object – по сути, переменная подобного типа является всего лишь ссылкой на некий конкретный экземпляр какого либо объекта. Для хранения переменной отводятся 4 байта.

• Single – идентификатором для данных чисел является символ "!". Данный тип переменной позволяет хранить дробные числа с точностью до семи цифр. Это означает, что если получается результат 12345678.97, то часть 8.97 не является точной. Результат может быть равен, к примеру, 12345670.01. Длина чисел может достигать 38 знаков. Вычисления с данными переменными тоже будут приблизительными. Более того, арифметические действия выполняются медленнее, чем с целочисленными переменными.

• String – строковые переменные хранят символы. Один из способов обозначить данный тип переменной состоит в добавлении символа "$" к концу ее имени, например: StringPerem$. Теоретически такая переменная может содержать до 2 миллиардов символов. В любом случае на конкретном компьютере это число будет гораздо меньше из-за ограниченных объемов оперативной памяти, ресурсов Windows или числа символов, используемых в форме. Одно из наиболее основных применений строковых переменных состоит в выборе информации из полей ввода.

• Variant –Переменная может содержать данные любого типа. Тип информации не имеет значения, поскольку variant может содержать любой тип данных (численный, дата/ время, строковый). VB автоматически производит необходимые преобразования данных. С другой стороны, можно использовать встроенные функции для проверки типа данных, хранящихся в переменной типа variant. Они позволяют легко проверить, правильно ли пользователь вводит информацию. Variant замедляет работу программы, так как требуется время и ресурсы для операций преобразования типов. Приводит к неаккуратному виду программ. Единственная причина в использовании variant состоит в возможных ошибках при преобразовании типов непосредственно программистом.

Иногда, при использовании некоторых операторов, API-функций, а также просто для собственных нужд необходимо создавать собственные типы данных. Часто их называют структурами. По своей сути структура - это как бы одномерный массив, который мы запихиваем в одну переменную. Но в него могут входить данные разных типов.

Оператор - это неделимый элемент программы, который позволяет выполнить определенные действия. Операторы должны записываться строго в соответствии с правилами, установленными для данного языка программирования. Рассмотрим основные операторы языка Паскаль.

Оператор присваивания - Данный оператор предписывает запомнить некоторое значение в переменой. Значение и идентификатор переменой разделены парой знаков :=. Типы объектов с обеих сторон знака := должны строго совпадать, за исключением того случая, когда тип переменой - REAL, а тип выражения - INTEGER.

Операторы ввода/вывода - Немногие программы обходятся без ввода данных и совсем нет таких, которые не выводят полученные результаты.

Ввод данных с клавиатуры выполняется операторами: READ и READLN. Буквы ln добавляются в конце оператора для того, чтобы курсор автоматически переходил на следующую строку при выводе на экран текстов или результатов выполнения программы.

Вывод данных на экран дисплея выполняется операторами: WRITE и WRITELN.

Оператор ветвления (условная инструкция, условный оператор) — оператор, конструкция языка программирования, обеспечивающая выполнение определённой команды (набора команд) только при условии истинности некоторого логического выражения, либо выполнение одной из нескольких команд (наборов команд) в зависимости от значения некоторого выражения.

Оператор ветвления применяется в случаях, когда выполнение или невыполнение некоторого набора команд должно зависеть от выполнения или невыполнения некоторого условия. В большинстве языков программирования условный оператор начинается с ключевого слова if.

Условный оператор с одной ветвью: if условие then команды end. Условный оператор с двумя ветвями: if условие then команды1 else команды2 end

Часто в программах требуется многократное выполнение одного или нескольких операторов. Для этого предназначены циклические конструкции или просто циклы. Когда программисту известно, какое число повторений данной группы операторов необходимо выполнить, можно воспользоваться циклической конструкцией For…Next.