Программирование и алгоритмизация

Программированию предшествует важнейший этап - постановка задачи. Постановка задачи может включать широкий спектр вопросов (разработка математических и физических моделей, вывод расчетных формул и т. п.). Программист должен четко представлять явление или формулу, которые он алгоритмизирует.

Процесс программирования начинается, как правило, с составления алгоритма. Составление алгоритма заключается в логическом описании процесса решения задачи и требует знания элементов математической логики. Таким образом, алгоритм – это последовательности операций, описывающих процесс решения задачи.

Графическая запись алгоритма представляется в виде блок-схемы. Такое представление алгоритма достаточно удобно и наглядно показывает последовательность выполнения операторов программы.

Блок-схемы используется как при обучении программированию для графического представления выполнения операторов и логических переходов (детальные блок-схемы), так и при описании взаимодействия процедур в сложных программах (укрупненные блок-схемы). Приведем основные обозначения, применяемые в детальных блок-схемах.

Пример блок-схемы алгоритма расчета квадратного корня числа.

В соответствии с используемыми в программе операторами различают следующие типы алгоритмов: линейный, ветвящийся, циклический, комбинированный.

С появлением объектно-ориентированного программирования изменились и подходы к алгоритмизации, наряду с разработкой алгоритмов реализации численных методов программист при создании приложения сталкивается с необходимостью алгоритмизации пользовательского интерфейса приложения (команд меню, кнопок панелей инструментов), разработкой алгоритмов при создании классов, написании обработчиков событий для объектов, используемых в приложении.

Программирование заключается в записи алгоритма на языке программирования и отладке программы. Текст программы записывается в текстовом редакторе, затем программа компилируется - переводится транслятором (переводчиком) в машинные коды и запускается на выполнение.

Программы и языки программирования

Программа (исходный код) - набор пошаговых команд, написанных на языке программирования (в текстовом редакторе), соответствующих алгоритму решения задачи и реализуемых микропроцессором.

Язык программирования - язык, используемый для написания компьютерных программ и состоящий из словаря и совокупности правил (синтаксиса), которые применяются при написании команд, выполняемых микропроцессором.

Текст программы на языке программирования называется исходным кодом, а конечная программа в машинных кодах - объектным кодом. Для получения объектного кода используются компиляторы и интерпретаторы.

Компилятор - программа, которая считывает исходный код, проверяет его синтаксис, преобразует в машинный код (транслирует) и устанавливает связи с используемыми подпрограммами (компилирует). В результате работы компилятора получается исполняемый файл – приложение.

Интерпретатор - программа, которая считывает исходный код по операторам, сразу транслирует их выполняет. Таким образом, в результате работы интерпретатора исполняемый файл не формируется.

Исполняемый файл - программа, готовая к запуску на компьютере (обычно файл с расширением .exe).

Программирование – процесс, включающий стадии проектирования, кодирования, отладки, тестирования и документирования программы.

• Проектирование программы – определение входных данных, процедур обработки данных и выходных данных.

• Кодирование программы – запись программы на языке программирования в соответствии с алгоритмом задачи.

• Отладка программы - выявление и исправление синтаксических ошибок, ошибок на этапе выполнения (переполнение разрядной сетки, деление на ноль, извлечение корня из отрицательного числа и т.д.) и логических ошибок в программе.

Процесс отладки программы начинается с выявления:

• синтаксических ошибок в тексте (неверно записанных операторов),

• ошибок при выполнении программы (недопустимые математические действия, операции с числами, превосходящими предельные значения),

• алгоритмических ошибок (неверно составлен или запрограммирован алгоритм).

• Тестирование программы – проверка результатов выполнения программы для различных вариантов исходных данных, включающих крайние значения диапазона данных, экспериментально апробированные данные, расчеты по аналитическим, либо упрощенным зависимостям и расчеты с использованием других программ.

• Документирование программы - создание подробного руководства по программе: описание вводимых и выводимых данных, тестовые примеры расчета.