Типы языкового програмирования по способу выполнения программ

Существуют различные классификации языков программирования. По наиболее распространенной классификации все языки программирования делят на языки низкого, высокого и сверхвысокого уровня.В группу языков низкого уровня входят машинные языки и языки символического кодирования: (Автокод, Ассемблер). Операторы этого языка – это те же машинные команды, но записанные мнемоническими кодами. Все языки низкого уровня ориентированы на определенный тип компьютера, т. е. являются машинно-зависимыми. Машинно-ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.)

Языки программирования высокого уровня. Это Паскаль, Бейсик, Си, Пролог и т.д. Эти языки машинно-независимы, т.к. они ориентированы не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операндов, характерных для записи определенного класса алгоритмов. Однако программы, написанные на языках высокого уровня, занимают больше памяти и медленнее выполняются, чем программы на машинных языках.

К языкам сверхвысокого уровня можно отнести лишь Алгол-68 и APL. Повышение уровня этих языков произошло за счет введения сверхмощных операций и операторов.Алгол-68, при разработке которого сделана попытка формализовать описание языка, приведшая к появлению абстрактной и конкретной программ. Абстрактная программа создается программистом, конкретная - выводится из первой. Предполагается, что при таком подходе принципиально невозможно породить неверную синтаксически (а в идеале и семантически) конкретную программу. Язык APL относят к языкам сверхвысокого уровня за счет введения сверхмощных операций и операторов. Запись программ на таком языке получается компактной.
Другая классификация делит языки программирования: процедурное и непроцедурное.

Процедурное программирование В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий.Среди процедурных языков выделяют в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т.д. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены следующие структурные языки: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1. Среди операционных известны Фортран, Бейсик, Фокал. Непроцедрное (декларативное) программирование целью которого явилась подготовка почвы для создания интеллектуальных машин. К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки.В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь разлагаются на еще более простые и т.д. Один из основных элементов в функциональных языках - рекурсия, то есть вычисление значения функции через значение этой же функции от других элементов. Присваивания и циклов в классических функциональных языках нет.

В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог. Построение логической программы вообще не требует алгоритмического мышления, программа описывает статические отношения объектов, а динамика находится в механизме перебора и скрыта от программиста.

Вопрос 29

В языке программирования Паскаль программа состоит из заголовка, раздела описаний и исполняемой части. Служебные слова Pascal, обозначающие начало определенного блока программы, выделены жирным белым шрифтом.

Program – блок описания заголовка программы в Паскале имеет декоративное значение и может отсутствовать.

Uses – в Паскале вспомогательные готовые программы собранные в библиотеки (модули). Например, процедуры рисования точек, линий, окружностей на экране содержатся в модуле graph. Модули объявляются в этом блоке. Если подключать дополнительные библиотеки не нужно, блок отсутствует. Большинство важнейших ключевых системных библиотек подключаются автоматически (по умолчанию).

Label – блок описания меток, содержит их имена перечисленные через запятую. Метки используются для организации переходов в программе. Если метки не нужны, блок отсутствует.

Const – блок описания простых и типизированных констант. Может отсутствовать если константы в программе не предусмотрены.

Type - блок описания типов данных используемых в программе. Может отсутствовать, если новые типы не вводятся.

Var - блок описания переменных с указанием их типа. Может встречаться в программе несколько раз для организации глобальных и локальных переменных (т.е. в основной программе и при описании процедур и функций).

Определение процедур и функций – специально оформленные вспомогательные алгоритмы в виде подпрограмм, о которых будем говорить отдельно.

Begin - end. – служебные слова, обрамляющие тело основной программы, где находятся исполняемые операторы. Т.о. Begin начинает исполняемую часть программы, а end. (точка в конце обязательна) – ее завершает. Т.о. теоретически в минимально возможном наборе программа может состоять только из пустого тела begin end.

Вопрос 30

Структура типов данных в языке Паскаль:

Простые типы.

Простые типы делятся на ПОРЯДКОВЫЕ и ВЕЩЕСТВЕННЫЕ.

1. ПОРЯДКОВЫЕ ТИПЫ, в свою очередь, бывают:

а) целые

В Паскале определено 5 целых типов, которые определяются в зависимости от знака и значения, которое будет принимать переменная.

Название типа	Длина (в байтах)	Диапазон значений
Byte		0...255
ShortInt		-128...+127
Word		0...65 535
Integer		-32 768...+32 767
LongInt		-2 147 483 648...+2 147 483 647

б) логический

Название этого типа BOOLEAN. Значениями логического типа может быть одна из логических констант: TRUE (истина) или FALSE (ложь).

в) символьный

Название этого типа CHAR - занимает 1 байт. Значением символьного типа является множество всех символов ПК. Каждому символу присваивается целое число в диапозоне 0…255. Это число служит кодом внутреннего представления символа.

2. ВЕЩЕСТВЕННЫЕ ТИПЫ.

В отличие от порядковых типов, значения которых всегда сопоставляются с рядом целых чисел и, следовательно, представляются в ПК абсолютно точно, значения вещественных типов определяют произвольное число лишь с некоторой конечной точностью, зависящей от внутреннего формата вещественного числа.

Длина числового типа данных, байт	Название числового типа данных	Количество значащих цифр числового типа данных	Диапазон десятичного порядка числового типа данных
	Single	7..8	-45..+38
	Real	11..12	-39..+38
	Double	15..16	-324..+308
	Extended	19..20	-4951..+4932
	Comp	19..20	-2*1063 +1..+2*1063 -1

СТРУКТУРИРОВАННЫЕ ТИПЫ

Структурированные типы данных определяют упорядоченную совокупность скалярных переменных и характеризуются типом своих компонентов.

Структурированные типы данных в отличие от простых задают множества сложных значений с одним общим именем. Можно сказать, что структурные типы определяют некоторый способ образования новых типов из уже имеющихся.

Существует несколько методов структурирования. По способу организации и типу компонентов в сложных типах данных выделяют следующие разновидности: регулярный тип (массивы); комбинированный тип (записи); файловый тип (файлы); множественный тип (множества); строковый тип (строки); в языке Турбо Паскаль версии 6.0 и старше введен объектный тип (объекты).

В отличие от простых типов данных, данные структурированного типа характеризуются множественностью образующих этот тип элементов, т.е. переменная или константа структурированного типа всегда имеет несколько компонентов. Каждый компонент в свою очередь может принадлежать структурированному типу, т.е. возможна вложенность типов.

1. Массивы

Массивы в Турбо Паскале во многом схожи с аналогичными типами данных в других языках программирования. Отличительная особенность массивов заключается в том, что все их компоненты суть данные одного типа (возможно структурированного). Эти компоненты можно легко упорядочить и обеспечить доступ к любому из них простым указанием порядкового номера.

Описание массива задаётся следующим образом:

<имя типа> = array [<сп.инд.типов>] of <тип>

Здесь <имя типа> - правильный идентификатор;

Array, of – зарезервированные слова (массив, из);

<сп.инд.типов> - список из одного или нескольких индексных типов, разделённых запятыми; квадратные скобки, обрамляющие список, - требование синтаксиса;

<тип> - любой тип Турбо Паскаля.

В качестве индексных типов в Турбо Паскале можно использовать любые порядковые типы, кроме LongInt и типов-диапазонов с базовым типом LongInt.

Глубина вложенности структурированных типов вообще, а следовательно, и массивов – произвольная, поэтому количество элементов в списке индексов типов (размерность массива) не ограничено, однако суммарная длина внутреннего представления любого массива не может быть больше 65520 байт.

2. Записи

Запись – это структура данных, состоящая из фиксированного числа компонентов, называемых полями записи. В отличие от массива, компоненты (поля) записи могут быть различного типа. Чтобы можно было ссылаться на тот или иной компонент записи, поля именуются.

Структура объявления типа записи такова:

<имя типа> = RECORD <сп.полей> END

Здесь <имя типа> - правильный идентификатор;

RECORD, END – зарезервированные слова (запись, конец);

<сп.полей> - список полей; представляет собой последовательность разделов записи, между которыми ставится точка с запятой.

3. Множества

Множества – это набор однотипных логических связанных друг с другом объектов. Характер связей между объектами лишь подразумевается программистом и никак не контролируется Турбо Паскалем. количество элементов, входящих в множество, может меняться в пределах от 0до 256 (множество, не содержащее элементов, называется пустым).именно непостоянством количества своих элементов множества отличаются от массивов и записей.

Два множества считаются эквивалентными тогда и только тогда, когда все их элементы одинаковы, причём порядок следования элементов множества безразличен. Если все элементы одного множества входят также и в другое, говорят о включении первого множества во второе.

Описание типа множества имеет вид:

<имя типа> = SET OF <баз.тип>

Здесь <имя типа> - правильный индификатор;

SET, OF – зарезервированные слова (множество, из);

<баз.тип> - базовый тип элементов множества, в качестве которого может использоваться любой порядковый тип, кроме WORD, INTEGER и LONGINT.

Для задания множества используется так называемый конструктор множества: список спецификаций элементов множества, отделяемых друг от друга запятыми; список обрамляется квадратными скобками. Спецификациями элементов могут быть константы или выражения базового типа, а также – тип-диапазон того же базового типа.

4. Файлы

Под файлом понимается либо именованная область внешней памяти ПК, либо логическое устройство – потенциальный источник или приёмник информации.

Любой файл имеет три характерные особенности

1. у него есть имя, что даёт возможность программе работать одновременно с несколькими файлами.
2. он содержит компоненты одного типа. Типом компонентов может быть любой тип Турбо Паскаля, кроме файлов. Иными словами, нельзя создать «файл файлов».
3. длина вновь создаваемого файла никак не оговаривается при его объявлении и ограничивается только ёмкостью устройств внешней памяти.

Файловый тип или переменную файлового типа можно задать одним из трёх способов:

<имя>= FILE OF <тип>;

<имя>=TEXT;

<имя> = FILE;

Здесь <имя> - имя файлового типа (правильный индификатор);

FILE, OF – зарезервированные слова (файл, из);

TEXT – имя стандартного типа текстовых файлов;

<тип> - любой тип Турбо Паскаля, кроме файлов.

В зависимости от способа объявления можно выделить три вида файлов:

· типизированные файлы (задаются предложением FILE OF…);

· текстовые файлы (определяются типом TEXT);

· нетипизированные файлы (определяются типом FILE).

О преобразовании числовых типов данных Паскаля

В Паскале почти невозможны неявные (автоматические) преобразования числовых типов данных. Исключение сделано только для типа integer, который разрешается использовать в выражениях типа real. Например, если переменные описаны следующим образом:

VarX: integer; Y: real;

то оператор

Y:= X+2;

будет синтаксически правильным, хотя справа от знака присваивания стоит целочисленное выражение, а слева – вещественная переменная, компилятор сделает преобразование числовых типов данных автоматически. Обратное же преобразование автоматически типа real в тип integer в Паскале невозможно. Вспомним, какое количество байт выделяется под переменные типа integer и real: под целочисленный тип данных integer выделяется 2 байта памяти, а под real – 6 байта. Для преобразования real в integer имеются две встроенные функции: round(x) округляет вещественное x до ближайшего целого, trunc(x) усекает вещественное число путем отбрасывания дробной части.

Оператор

Оператор является неделимым элементом программы, который дает возможность выполнять определенные алгоритмические действия. Отличием оператора, по отношению к другим элементам, является то, что под ним всегда подразумевается какое-то действие. В языке Паскаль операторы состоят из служебных слов. Операторы, используемые в программе, отделяются между собой и от других элементов программы символом (;). Все операторы языка Паскаль можно условно разбить на две группы:

1. простые;
2. структурированные.

Простые операторы – это операторы, не содержащие в себе других операторов. К ним относятся:

• оператор присвоения (:=);
• оператор процедуры (стандартные READ, WRITE, REWRITE, CLOSE, RESET.);также есть те которые задаются пользователем (пример в 33)
• оператор безусловного перехода (GOTO-метка).
  (GOTO – зарезервированное слово в языке Паскаль. [метка] – это произвольный идентификатор, который позволяет пометить некий оператор программы и в дальнейшем сослаться на него.)

Структурированные операторы – это операторы, которые содержат в себе другие операторы. К ним относятся:

• составной оператор;
• операторы условий (IF-если, CASE-выбор);
• операторы цикла (FOR-для, WHILE-пока, REPEAT-повтор);
• оператор присоединения (WITH-с'о ней сами узнайте’).(Использование оператора присоединения With..Do зависит от предпочтения программиста. На выполнения самой программы он никак не влияет.)

32 Конструкция function

Function<Имя функции>(<описание переменной>)(<возвращаемый тип>);
<описание внутренних переменных>

Пример (задание просчета факториала(fctrl -факториал в программе) через функцию)

Programprog;

Usessysutils;

Functionfctrl(n:integer):Real в этой строчке <Имя функции> (<описание переменной>)(<возвращаемый тип>);

Vari:integer; Res:real; в этой строчке <описание внутренних переменных>

Begin

Res:=1;

For I:=2 to n do

Res:=Res*I;

Fctrl:=Res;

End; (здесь мы задали функцию fctrl (факториал).)
теперь мы можем использовать только одну команду fctrlдля просчета факториала)

Var n:integer;

Begin

Readln(n);

Writeln(n,’!=’,fctrl(n));

End.

33 Конструкцияprocedure

1 Стандартные READ, WRITE, REWRITE, CLOSE, RESET.

2 Заданные пользователем

Схоже задавали function
procedure<Имя процедуры><описание переменных>;
<описание внутренних переменных>

Пример (зададим процедуру замены SWAP)

Program Swap;

Uses sysutils;