Лекция по информатике "Основные понятия программирования"

Программирование – это наука, изучающая теорию и методы разработки, производства и эксплуатации программного обеспечения ЭВМ.

Программное обеспечение (ПО) - совокупность программ для ЭВМ - играет основную роль в успехе применения компьютеров. Простые и рутинные задачи компьютер может решать в автоматическом пакетном режиме, но в наиболее важных и сложных случаях используется интерактивный (диалоговый) режим работы программы с непосредственным участием человека. Для решения задач в диалоговом режиме создаются разнообразные автоматизированные (компьютерные) системы (АС), например АС управления предприятием (АСУП), АС управления технологическими процессами (АСУТП), АС научных исследований (АСНИ), автоматизированные обучающие системы (АОС), системы автоматизации проектирования (САПР), банковские системы и др.

Программное обеспечение (ПО) является основной частью вычислительной системы.

Программное обеспечение ЭВМ делится на прикладное, системное и инструментальное.

Прикладное ПО предназначено для решения конкретных прикладных задач.

Системное (общее) ПО обеспечивает функционирование вычислительной системы как единого целого и необходимо для решения всех задач. Основной частью системного ПО является операционная система - комплекс программ, управляющий устройствами вычислительной системы и выполнением всех остальных программ, в том числе их взаимодействием с аппаратурой, другими программами и пользователями.

Инструментальное ПО – средства для разработки программ: системы программирования, инструментальные комплексы и отдельные программы для автоматизации разных этапов создания программного обеспечения.

Система программирования (Visual Studio, Delphi и др. ) включает:

языки программирования,

трансляторы,

библиотеки программ,

текстовые редакторы,

редакторы связей,

загрузчики,

средства отладки.

Язык программирования – система обозначений для записи программ. Наиболее распространенные языки программирования Basic, Pascal, C, C++, Fortran, Lisp, Prolog, Ada и др. Перечислены машинно - независимые языки высокого уровня (ЯВУ).

Машинная независимость языка означает возможность использовать язык для ЭВМ разных типов. Уровень языка определяется степенью его близости к машинному языку.

К машинно - зависимым языкам относятся в основном языки ассемблера, которые называют языками уровня 1:1 ("один к одному"), потому что команда такого языка обычно соответствует одной машинной команде.

Языки программирования.

Все языки программирования делятся на 2 типа: интерпретаторы и компиляторы.

Интерпретатор – просматривает текст программы построчно, переводит каждую строку в исполняемый код, выполняет ее и затем переходит к следующей строке.

Преимущества:

простота отладки программ;

легкость модификации программ.

Недостатки:

программа работает медленно;

программа может исполняться только на ПК с интерпретатором.

Компилятор – просматривает текст программы полностью и переводит ее в двоичный код с расширением com или exe. Такой файл является универсальным и позволяет запустить его на любой машине.

Преимущества:

универсальность кода;

высокое быстродействие программ.

Недостатки:

1. программу трудно отлаживать.

Первые языки программирования – это программирование в машинных кодах, на языке Ассемблер. Эти языки позволяют реализовать управление любым узлом ПК. Обладали маленькими объемами, высокой эффективностью и быстродействием. Но на них невозможно было написать сложные, т. к. они бы занимали очень большой объем.

Языки II поколения (Basic, C, Pascal)содержат мощные команды, позволяющие выполнять сотни действий за одну команду. Они позволили создать сложные программные продукты, но каждый язык обладал своими правилами написания и областью применения.

Языки III поколения - Visual Basic (VB), VS, C ++, Delphy – обладают тенденцией слияния, практически во всех из них используется одинаковый подход к программированию. Интерфейсы языков весьма похожи, системы команд во многом совпадают.

Весь материал - смотрите документ.

Лекция 1. Основные понятия

Программирование – это наука, изучающая теорию и методы разработки, производства и эксплуатации программного обеспечения ЭВМ.

Программное обеспечение (ПО) - совокупность программ для ЭВМ - играет основную роль в успехе применения компьютеров. Простые и рутинные задачи компьютер может решать в автоматическом пакетном режиме, но в наиболее важных и сложных случаях используется интерактивный (диалоговый) режим работы программы с непосредственным участием человека. Для решения задач в диалоговом режиме создаются разнообразные автоматизированные (компьютерные) системы (АС), например АС управления предприятием (АСУП), АС управления технологическими процессами (АСУТП), АС научных исследований (АСНИ), автоматизированные обучающие системы (АОС), системы автоматизации проектирования (САПР), банковские системы и др.

Автоматизированная система =

аппаратура + программы + пользователи

вычислительная система

Программное обеспечение (ПО) является основной частью вычислительной системы.

Программное обеспечение ЭВМ делится на прикладное, системное и инструментальное.

Прикладное ПО предназначено для решения конкретных прикладных задач.

Системное (общее) ПО обеспечивает функционирование вычислительной системы как единого целого и необходимо для решения всех задач. Основной частью системного ПО является операционная система - комплекс программ, управляющий устройствами вычислительной системы и выполнением всех остальных программ, в том числе их взаимодействием с аппаратурой, другими программами и пользователями.

Инструментальное ПО – средства для разработки программ: системы программирования, инструментальные комплексы и отдельные программы для автоматизации разных этапов создания программного обеспечения.

Система программирования (Visual Studio, Delphi и др.) включает:

• языки программирования,

• трансляторы,

• библиотеки программ,

• текстовые редакторы,

• редакторы связей,

• загрузчики,

• средства отладки.

Язык программирования – система обозначений для записи программ. Наиболее распространенные языки программирования Basic, Pascal, C, C++, Fortran, Lisp, Prolog, Ada и др. Перечислены машинно-независимые языки высокого уровня (ЯВУ).

Машинная независимость языка означает возможность использовать язык для ЭВМ разных типов. Уровень языка определяется степенью его близости к машинному языку.

К машинно-зависимым языкам относятся в основном языки ассемблера, которые называют языками уровня 1:1 ("один к одному"), потому что команда такого языка обычно соответствует одной машинной команде.

Языки программирования.

Все языки программирования делятся на 2 типа: интерпретаторы и компиляторы.

Интерпретатор – просматривает текст программы построчно, переводит каждую строку в исполняемый код, выполняет ее и затем переходит к следующей строке.

Преимущества:

1. простота отладки программ;

2. легкость модификации программ.

Недостатки:

1. программа работает медленно;

2. программа может исполняться только на ПК с интерпретатором.

Компилятор – просматривает текст программы полностью и переводит ее в двоичный код с расширением com или exe. Такой файл является универсальным и позволяет запустить его на любой машине.

Преимущества:

1. универсальность кода;

2. высокое быстродействие программ.

Недостатки:

1. программу трудно отлаживать.

Первые языки программирования – это программирование в машинных кодах, на языке Ассемблер. Эти языки позволяют реализовать управление любым узлом ПК. Обладали маленькими объемами, высокой эффективностью и быстродействием. Но на них невозможно было написать сложные, т. к. они бы занимали очень большой объем.

Языки II поколения (Basic, C, Pascal)содержат мощные команды, позволяющие выполнять сотни действий за одну команду. Они позволили создать сложные программные продукты, но каждый язык обладал своими правилами написания и областью применения.

Языки III поколения - Visual Basic (VB), VS, C ++, Delphy – обладают тенденцией слияния, практически во всех из них используется одинаковый подход к программированию. Интерфейсы языков весьма похожи, системы команд во многом совпадают.

Основные этапы проектирования программ.

1. Постановка задачи – определяется назначение программы, выполняемые ею действия, интерфейс с пользователем.

2. Определение ресурсов. Определяется число и вид объектов, необходимых для реализации программы. Определяются свойства объектов и их методы.

3. Создание ресурсов. Создаются необходимые ресурсы и их методы.

4. Кодирование. Методы наполняются конкретным кодом.

5. Отладка. Программа проверяется в различных режимах. Если возникают при этом ошибки – они устраняются.

6. Верификация. Проверяется программа (ее поведение) на различных ПК и возможно с различными версиями ОС.

Затраты на разработку, создание и эксплуатацию программ высоки и постоянно возрастают. До половины затрат на разработку программ требует ее отладка.

Отладка программы - обнаружение ошибок в программе, их локализация и исправление.

Методы отладки

• тестирование;

• верификация.

Тестирование - выполнение программы вручную или на ЭВМ на контрольных примерах (тестах) с целью обнаружения ошибок или изучения механизма ее работы. Тест - исходные данные программы вместе с ожидаемым правильным результатом работы.

Верификация - доказательство правильности программы в общем виде, по законам математики.

Алгоритм - это описание последовательности операций, направленной на решение поставленной задачи. Основное свойство алгоритма – дискретность.

Процесс решения задачи представляется в виде последовательности шагов - операций.

Операция - действие конечной продолжительности над некоторыми объектами. Операнд - объект, участвующий в операции. Оператор - это описание операции. Алгоритм состоит из операторов.

Процесс–последовательность операций при выполнении алгоритма для конкретных исходных данных. Процессор – исполнитель алгоритма (процесса).

Алгоритмический язык – система обозначений для записи алгоритмов, например, язык программирования представляет собой систему обозначений для записи программ. Программа – алгоритм для выполнения на ЭВМ.