А а Блок ввода – вывода

в 0,25 а

в

а Арифметический блок (выполнение операций или группы операций)

в

Логический блок – (выбор направления выполнения алгоритма, в зависимости от некоторых условий, имеет 1 вход и 2 или 3 выхода).

0,5 а Начало, конец или прерывание вычислений.

Использование ранее созданных    а алгоритмов и программ.

в

0,15 а

Соединительный элемент для четкого

изображения большого числа соединений.

0,5 а

Комментарий – словесные пояснения к

алгоритму: а = 10, 15, 20 в = 1,5 а.

5мм

Рис.1. Элементы блок-схем.

1.2. Типовые структуры алгоритмов

Алгоритм синтезируется из типовых элементов, которые имеют линейную, разветвляющуюся или циклическую структуры.

Алгоритм линейной структуры – алгоритм, блоки которого изображены на схеме в той последовательности, в какой должны быть выполнены предписываемые ими действия. Такой порядок выполнения действий называется естественным.

Пример: Составить блок – схему алгоритма вычисления продолжительности переправы танков по глубоким бродам и под водой (рис. 2):

Рис. 2. Блок-схема вычисления продолжительности переправы.

Алгоритм разветвляющейся структуры – алгоритм, в котором предусмотрено разветвление последовательности действий в зависимости от результата проверки какого-либо условия.

Пример: Составить блок-схему алгоритма вычисления скорости бронетранспортера V (рис. 3), если

да

V=10+2 sin 0,1(t-100)

V=√t

Рис. 3. Блок-схема вычисления скорости бронетранспортера.

Алгоритм циклической структуры – это алгоритм, в котором предусмотрено неоднократное выполнение одной и той же последовательности действий. Эту последовательность действий называют циклом. Для организации цикла необходимо предусмотреть:

1. Задание начального значения параметра цикла – переменной, которая будет изменяться при повторениях цикла;

2. Изменение значения этой переменной перед каждым новым повторением цикла;

3. Проверку условия окончания повторений по значению параметра и переход к началу цикла, если повторения не закончены.

Пример: Построить блок-схему вычисления средней наработки на отказ одного из элементов машины (рис. 4),

где S – сумма отказов;

N – количество отказов;

А – массив отказов;

I – индекс массива А;

SSR – средняя наработка на отказ.

S=0

I=1

S=S+A(I)

I=I+1

SSR=S/N

Рис. 4. Блок-схема вычисления средней наработки на отказ.

1.3. Языки программирования и их реализация

В настоящее время разрабатываются устройства ввода блок-схем алгоритмов в память ЭВМ. Но пока таких устройств нет. Для ввода алгоритмов решения задач на ЭВМ используют символьную кодировку буквенной и цифровой информации. Такая символьная запись называется программой вычислений, а набор символов и правил записи программы составляет язык программирования.

Единственный язык, который «понимает» ЭВМ – это язык, состоящий из кодов, записанных в двоичной системе исчисления. Поэтому программа, записанная на машинном языке, представляет набор нулей и единиц, при помощи которых кодируется последовательность команд, задающих процесс переработки информации.

Согласованная совокупность команд в ЭВМ, которая используется для записи машинных программ, называется системой команд ЭВМ. Каждая команда имеет свой уникальный двоичный код и состоит из кода операции и адресной части. Если коды команд одного типа совпадают с кодами команд другого типа, то говорят о программной совместимости ЭВМ.

По мере развития компьютерной техники развивались и методика, и технология программирования. Сначала возникает командное и операторное программирование, в 1960-х гг. бурно развивается структурное программирование, появляются линии логического и функционального программирования, а в последнее время – объектно-ориентированное и визуальное программирование.

Язык программирования – это система записей, набор правил, определяющих синтаксис правильной программы.

Важным событием, позволившим сделать решающий шаг вперед в области развития и использования ЭВМ, явилось создание алгоритмических языков, которые в отличие от машинных языков допускают использование некоторых букв, знаков, слов.

«Крестной матерью» программирования принято считать дочь Джорджа Гордона Байрона, Августу Аду¹, которая, увлекшись идеями Чарлза Беббиджа, заложила основы построения алгоритмических языков. В 1980 году в Министерстве обороны США был разработан язык программирования, получивший название Ада.

Языки программирования делятся на языки низкого и высокого уровня.

• Языки низкого уровня машинно-зависимые, ассемблеры, что одно и то же. В этих языках коды команд заменяются мнемокодами, адреса операндов заменяются символами. Процесс программиро-вания существенно упрощается, однако пользователю необходимо досконально знать систему команд, устройство и возможности конкретной ЭВМ.

Программа, составленная на языке низкого уровня, будет работать только для ЭВМ, имеющих одинаковую систему команд, одинаковый набор устройств. Примером языка низкого уровня является алгоритмический язык АССЕМБЛЕР, созданный в 1952 г.

• Языки высокого уровня не зависят от системы команд, устройства конкретной ЭВМ и приближенны к естественному языку – языку математики. Более 1000 языков и их диалектов высокого уровня делятся на процедурно - ориентированные и проблемно-ориентированные.

К процедурно- ориентированным языкам относятся:

• FORTRAN (Formula TRANslation) – переводчик формул, создан в 1957 г. Дж. Бэнусом, используется для технических расчетов.

• ALGOL – 68 (ALGOritmik Languare) – язык, послуживший основой для разработки многих языков персональных ЭВМ: Паскаль, Ada, Modula, С.

• PL/1 (Program Language One) – универсальное средство программирования с максимальным диапазоном применения, создан в 1962 г.

• BASIC (Beginner’s All Purpose Symbolic Instruction Code) – многоцелевой язык для начинающих.

• ФОРТРАН – многоцелевой язык для начинающих создан в 1965 г.

• ПАСКАЛЬ – язык структурного программирования создан в 1970 г. швейцарским ученым профессором Никлаусом Виртом.

• С – процедурный язык для структурного программирования создан в 1972 году Дэннисом Ритчи.

• АДА – основной язык, используемый в вооруженных силах США, обладающий возможностями модульного и параллельного программирования, создан в 1980 г.

К проблемно-ориентированным языкам относятся:

• GPSS – моделирование систем при помощи событий.

• СИМУЛА – язык имитационного программирования.

• С++, Python, Java, C# - объектно-ориентированные языки.

• BASIС – для обучения программированию.

• ПАСКАЛЬ – для осуществления научно-технических расчетов.

Число относительно используемых языков программирования в настоящее время исчисляется десятками. Для того чтобы новый язык получил широкое распространение, нужно, чтобы его выучило достаточно большое количество программистов, чтобы на этом языке было написано достаточно большое количество программ и т.д.

Следует четко различать язык программирования и его реализацию.

Реализация языка программирования – это программа, которая преобразует (переводит) запись с языка высокого уровня в последовательность машинных команд. Необходимость в реализации вызвана тем, что ЭВМ даже пятого поколения «понимает» только один язык – машинный. Программы-переводчики называются трансляторами.

Существует два основных способа трансляции с языков высокого уровня – компиляция и интерпретация.

• Компиляторы транслируют весь текст программы, написанной на языке высокого уровня в машинные коды в ходе одного непрерывного процесса. При этом создается полная программа в машинных кодах, которая в дальнейшем используется без участия компилятора.

• Интерпретаторы преобразуют программу, написанную на языке высокого уровня в машинные коды, построчно, причем каждая строка тут же выполняется.

Преимущество компиляторов (для языков ФОРТРАН, ПАСКАЛЬ, СИ) состоит в высокой скорости выполнения готовой программы. Интерпретаторы (для языков BASIC, Logo) более удобны при откладки программ, так как реализуют диалоговый стиль разработки программ.