Суммирование.

Пример 6.7.

Для заданного натурального числа N вычислить сумму

Подсчет суммы осуществляется следующим образом. Сначала счи­таем, что сумма S есть первое слагаемое (S = 1). Далее к первому сла-

■ Но

гаемому прибавляем второе, получаем новую сумму

на предыдущем шаге S = 1, поэтому можно записать К сум­ме двух первых слагаемых прибавляем третье . Но на

предыдущем шагу , поэтому можно записать и т.д.

Запишем i-й шаг, опираясь на два предыдущих:

Получили следующую последовательность шагов: I) S = 1.

Выясним правило изменения номера шага i. В описанной по­следовательности г = 1, 2, 3 и т.д. В сумме N слагаемых, поэтому по­следним значением i будет N. Отсюда нашли правило изменения i = 1, N, 1.

 

Сверяя инструкции каждого шага, находим, что выражение на первом шаге отличается от других (однотипных). Чтобы оно стало таким как все, в сумму надо добавить S, т.е. записать: S = S + 1 (учи­тываем, что ). Отсюда для S возникает необходимость задания

начального значения, но такого, чтобы S + 1 = 1 (таким должно быть выражение для / — 1), этим числом является нуль, при сложении с нулем сумма не меняется.

Так как известно число шагов цикла, то для построения алго­ритма используем цикл с параметром /.

Алгоритм на псевдокоде:

1. Ввод N.

2. S = 0.

3. Для i = 1, N, 1 повторить:

4. Вывод S.

5. Конец.

Блок-схема алгоритма приведена на рис. 6.12.

Сформулируем правило суммирования:

• начальное значение суммы S = 0;

• в теле некоторой циклической конструкции
выполнить команду:

S = S + <слагаемое>.

Упражнения для самостоятельной работы:

Для заданного натурального числа N вычислите суммы N-сла-гаемых:

 

 

Рис. 6.12. Алгоритм вычисления суммы

^Подсчет количества элементов. Произведем счет: 1, 2, 3, 4, 5 и т.д., этот процесс является циклическим, так как каждый раз мы со­вершаем одно и то же действие: предыдущее натуральное число уве­личиваем на единицу. Обозначив через К — счетчик искомых эле­ментов, легко получить правило счетчика: К = К + 1 (на очередном шаге цикла). Но при первом подсчете должны получить значение К, равное единице, а до начала счета счетчик должен быть пуст, следо­вательно, начальное значение счетчика равно нулю.

Правило счетчика:

• начальное значение счетчика К = 0;

• в.теле некоторой циклической конструкции
выполнить команду:

К = К+ 1.

 

Пример 6.8

Задано 20 чисел. Сколько среди них чисел, больших 10? Псевдокод:

1. К = 0 {Счетчик чисел, больших 10}.

2. Повторить 20 раз (для / = 1, 20, 1).

 

2.1. Ввод числа х.

2.2. Если х > 10, то К = К+ 1.

 

3. Вывод К.

4. Конец.

Рис. 6.13. Алгоритм примера 6.8

Блок-схема алгоритма приведена на рис. 6.13. Замечание: в фигурных скобках {....} принято помещать ком­ментарии к алгоритму.

 

 

В каждом из рассмотренных выше примеров использовалась одна циклическая конструкция. В реальных задачах может встретиться любое число циклов. Обозначив цикл квадратной скобкой, схематич­но представим варианты взаимного расположения циклов (рис. 6.14).

Рис. 6.14. Расположение циклов

 

 

Алгоритм любой задачи может быть представлен как комбина­ция представленных выше элементарных алгоритмических структур, поэтому данные конструкции: линейную, ветвящуюся и цикличес­кую, называют базовыми.

6.3,4. Рекурсивный алгоритм

Рекурсивным называется алгоритм, организованный таким обра­зом, что в процессе выполнения команд на каком-либо шаге он пря­мо или косвенно обращается сам к себе.

6,4. Простые типы данных: переменные и константы

Реальные данные, которые обрабатывает программа, — это це­лые и. вещественные числа, символы и логические величины. Эти простые типы данных называют базовыми. Все данные, обрабатыва­емые компьютером, хранятся в ячейках памяти компьютера, каждая из которых имеет свой адрес. Для того чтобы не следить за тем, по какому адресу будут записаны те или иные данные, в языках про­граммирования используется понятие переменной, позволяющее от­влечься от адреса ячейки памяти и обращаться к ней с помощью имени (идентификатора).

Переменная — есть именованный объект (ячейка памяти), кото­рый может изменять свое значение. Имя переменной указывает на значение, а способ ее хранения и адрес остаются скрытыми от про­граммиста. Кроме имени и значения, переменная имеет тип, опре­деляющий, какая информация находится в памяти. Тип переменной

задает:

• используемый способ записи информации в ячейки памяти;

• необходимый объем памяти для ее хранения.

Объем памяти для каждого типа определяется таким образом, чтобы в него можно было поместить любое значение из допустимо­го диапазона значений данного типа. Например, тип «байт» может принимать значения от 0 до 255, что в двоичном коде (255 ₁₀₎ = = 11111111 ₂) соответствует ячейке памяти длиной в 8 бит (или 1 байт).

В описанных выше алгоритмах (примеры 6.1 - 6.8) все данные хранятся в виде переменных. Например, инструкция «Ввод двух чи­сел а, Ь» означает введение пользователем значений двух перемен­ных, а инструкция «К=К+1» означает увеличение значения перемен­ной К на единицу.

Если переменные присутствуют в программе, на протяжении всего времени ее работы — их называют статическими. Переменные, создающиеся и уничтожающиеся на разных этапах выполнения про­граммы, называют динамическими.

Все остальные данные в программе, значения которых не изме­няются на протяжении ее работы, называют константами или посто­янными. Константы, как и переменные, имеют тип. Их можно ука­зывать явно, например, в инструкции «К = К + 1» 1 есть константа, или для удобства обозначать идентификаторами: pi = 3,1415926536. Только значение pi нельзя изменить, так как это константа, а не пе­ременная.

6.5. Структурированные банные и алгоритмы их обработки

Для повышения производительности и качества работы необхо­димо иметь данные, максимально приближенные к реальным анало­гам. Тип данных, позволяющий хранить вместе под одним именем несколько переменных, называется структурированным. Каждый язык программирования имеет свои структурированные типы. Рас­смотрим структуру, объединяющую элементы одного типа данных, — массив.

Массивом называется упорядоченная совокупность однотипных величин, имеющих общее имя, элементы которой адресуются (раз­личаются) порядковыми номерами (индексами). В качестве иллюст­рации можно представить шкаф, содержащий множество пронуме­рованных ящиков (совокупность - «Ящик № 1», «Ящик № 2», «Ящик № 3» и т.д.; «Ящик» - общее имя всех ее элементов). Доступ к со­держимому конкретного ящика (элементу массива) осуществляется после выбора ящика по его номеру (индексу). Элементы массива в памяти компьютера хранятся по соседству, одиночные элементы про­стого типа такого расположения данных в памяти не предполагают. Массивы различаются количеством индексов, определяющих их эле­менты.

Одномерный массив (шкаф ящиков в один ряд) предполагает на­личие у каждого элемента только одного индекса. Примерами одно­мерных массивов служат арифметическая (а) и геометрическая {b₁.) последовательности, определяющие конечные ряды чисел. Количе­ство элементов массива называют размерностью. При определении одномерного массива его размерность записывается в круглых скоб­ках, рядом с его именем. Например, если сказано: «задан массив А(10)», это означает, что даны элементы: а_п а₂,..., а_т. Рассмотрим алгоритмы обработки элементов одномерных массивов.

Ввод элементов одномерного массива осуществляется поэлемен­тно, в порядке, необходимом для решения конкретной задачи. Обыч­но, когда требуется ввести весь массив, порядок ввода элементов не важен, и элементы вводятся в порядке возрастания их индексов. Ал­горитм ввода элементов массива Л(10) представлен на рис. 6.15

 

Рис. 6.15. Ввод элементов одномерного массива А(10)

 

Пример 6.9.

Рассмотрим алгоритм вычисления среднего арифметического по­ложительных элементов числового массива А(10).

Среднее арифметическое есть отношение суммы к числу ее сла­гаемых, т.е.

Алгоритм решения задачи (рис. 6.16) будет содержать подсчет суммы (обозначим ее S), включающей положительные элементы мас­сива (а.> 0), и количества (обозначим N) ее слагаемых.

Псевдокод:

1. Повторить 10 раз (для i = 1, 10, 1).
1.1. Ввод a_t

2. Начальное значение суммы: S = 0.

3. Начальное значение счетчика: N = 0.

4. Повторить 10 раз (для /= 1, 10, 1):

4.1. ЕСЛИ а > 0, ТО S = S + а.; N = N + 1.

5. ЕСЛИ N > 0, ТО вычисление среднего арифметического
SA = S/N; вывод SA.

ИНАЧЕ: вывод «Положительных элементов в массиве нет».

6. Конец.

 

 

Рис. 6.16. Блок-схема задачи «подсчета среднего арифметического положительных элементов массива» (пример 6.9)

 

 

 

Пример 6.10.

В заданном числовом массиве А(10) найти наиболь­ший элемент и его индекс, при условии, что такой эле­мент в массиве существует, и единственный.

Обозначим индекс наи­большего элемента т. Будем считать, что первый элемент массива является наиболь­шим (т = 1). Сравним пооче­редно наибольший с осталь­ными элементами массива. Если оказывается, что теку­щий элемент массива а. (тот, с которым идет сравнение) больше выбранного нами наибольшего а, то считаем его наибольшим (т = i) (рис. 6.17).

Рис 6.17. Алгоритм поиска наибольшего элемента массива и его индекса (пример 6.10)

Рассмотрим двумерный массив (шкаф с множеством ящиков, положение которых определяется двумя коорди­натами - по горизонтали и по вертикали). В математике двумерный массив (таблица. чисел) называется матрицей. Каждый ее элемент имеет два

индекса а_г> первый индекс / определяет номер строки, в которой на­ходится элемент (координата по горизонтали), а второй j — номер столбца (координата по вертикали). Двумерный массив характеризу­ется двумя размерностями N и М, определяющими число строк и столбцов соответственно (рис. 6.18).

Ввод элементов двумерного массива осуществляется построчно, в свою очередь, ввод каждой строки производится поэлементно, тем

 

Рис. 6Л8. Матрица A(NxM)

 

самым определяется цикли­ческая конструкция, реализу­ющая вложение циклов. Вне­шний цикл определяет номер вводимой строки (/), внутрен­ний — номер элемента по столбцу (/'). На рис. 6.19 пред­ставлен алгоритм ввода мат­рицы A(NxM).

Рис. 6.19. Алгоритм ввода матрицы

A(NxM)

 

 

Пример 6.11.

Задана матрица символов Х(100х100), представляющая собой карту ночного неба; звездам на карте соответствуют символы «*». Определить: сколько звезд на карте?

Алгоритм решения задачи достаточно прост, необходимо пере­брать все элементы матрицы и посчитать, сколько среди них симво­лов «*». Обозначим К переменную - счетчик. На рис. 6.20 представ­лена блок-схема решения этой задачи.

Рис. 6.20. Алгоритм примера 6.11

 

 

6.6. Языки программирования

Как мы уже знаем, компьютерная программа представляет собой логически упорядоченную последовательность команд, предназначен­ных для управления компьютером. Процессор компьютера — это большая интегральная схема. Все данные и команды он получает в виде электрических сигналов. В двоичном коде наличие сигнала опи­сывается понятием «1», а его отсутствие — понятием «О». Команды, обрабатываемые процессором, можно интерпретировать как ряд че­редующихся определенным образом единиц и нулей. То есть любая команда преобразуется в двоичное число. Таким образом, процессор исполняет программы, представляющие собой последовательность чисел и называемые машинным кодом.

Писать программы в машинных кодах очень сложно, причем с ростом размера программы эта задача усложняется. В компьютерах первого поколения использовались программы, написанные в ма­шинных кодах, причем для каждого компьютера существовал свой собственный машинный код. Числовая кодировка команд, адресов ячеек и обрабатываемых данных, зависимость вида программы от ее места в памяти не давали возможность следить за смыслом програм­мы. Это во многом ограничивало область применения компьютеров первого поколения. В тот период (начало 50-х гг.) средства програм­мирования и программное обеспечение только зарождались и были еще не развиты. Для того чтобы сделать программу читабельной и иметь возможность следить за ее смысловой структурой, придумали символический язык ассемблер, близкий к машинному (конец 50-х — начало 60-х гг.), в котором появилось, понятие переменной. Ассемб­лер стал первым полноценным языком программирования. Благода­ря этому заметно уменьшилось время разработки и возросла надеж­ность программ. Для записи кодов операций и обрабатываемой информации в ассемблере используются стандартные обозначения, позволяющие записывать числа и текст в общепринятом виде, для кодов команд приняты мнемонические обозначения. Для обозначе­ния величин, размещаемых в памяти, можно применять имена. После ввода программы ассемблер сам заменяет символические имена на адреса памяти, а символические коды команд на числовые. Исполь­зование ассемблера сделало процесс программирование более нагляд­ным. Дальнейшее развитие этой идеи привело к созданию языков программирования высокого уровня, в которых длинные и сложные последовательности машинных кодов были заменены одним един­ственным обозначающим их словом — операторы.

6,6.1, Понятие «язык программирования»

Сегодня практически все программы создаются с помощью язы­ков программирования. Теоретически программу можно написать и на естественном языке (говорят: программирование на метаязыке), но из-за неоднозначности естественного языка автоматически пере­вести такую программу в машинный код пока невозможно.

Языки программирования — это формальные искусственные язы­ки. Как и естественные языки, они имеют алфавит, словарный запас, грамматику и синтаксис, а также семантику.

Алфавит — разрешенный к использованию набор символов, с помощью которого могут быть образованы слова и величины данного языка.

Синтаксис — система правил, определяющих допустимые конст­рукции языка программирования из букв алфавита.

Семантика — система правил однозначного толкования каждой языковой конструкции, позволяющих производить процесс обработ­ки данных.

Взаимодействие синтаксических и семантических правил определяет основные понятия языка, такие как операторы, идентифика­торы, константы, переменные, функции, процедуры и т.д. В отличие от естественных, язык программирования имеет ограниченный запас слов (операторов) и строгие правила их написания, а правила грам­матики и семантики, как и для любого формального языка, явно однозначно и четко сформулированы.

Языки программирования, ориентированные на команды про­цессора и учитывающие его особенности, называют языками низко­го уровня. «Низкий уровень» не означает неразвитый, имеется в виду, что операторы этого языка близки к машинному коду и ориентиро­ваны на конкретные команды процессора,

Языком самого низкого уровня является ассемблер. Программа, написанная на нем, представляет последовательность команд машин­ных кодов, но записанных с помощью символьных мнемоник. С по­мощью языков низкого уровня создаются компактные оптимальные программы, так как программист получает доступ ко всем возмож­ностям процессора. С другой стороны, при этом требуется хорошо понимать устройство компьютера, а использование такой програм­мы на компьютере с процессором другого типа невозможно. Такие языки программирования используются для написания небольших системных приложений, драйверов устройств, модулей стыковки с нестандартным оборудованием, когда важнее компактность, быстро­действие, прямой доступ к аппаратным ресурсам.

Языки программирования, имитирующие естественные, облада­ющие укрупненными командами, ориентированные «на человека», называют языками высокого уровня. Чем выше уровень языка, тем ближе структуры данных и конструкции, использующиеся в програм­ме, к понятиям исходной задачи. Особенности конкретных компь­ютерных архитектур в них не учитываются, поэтому исходные тек­сты программ легко переносимы на другие платформы, имеющие трансляторы этого языка. Разрабатывать программы на языках вы­сокого уровня с помощью понятных и мощных команд значительно проще, число ошибок, допускаемых в процессе программирования, намного меньше. В настоящее время насчитывается несколько сотен таких языков (без учета их диалектов),

Таким образом, языки программирования высокого уровня, ори­ентированные на решение больших содержательных прикладных за­дач, являются аппаратно-независимыми и требуют использования соответствующих программ-переводчиков для преобразования текста программы в машинный код, который в итоге и обрабатывается про­цессором.

6.6,2, Компиляторы и интерпретаторы

С помощью языка программирования создается текст програм­мы, описывающий разработанный алгоритм. Чтобы программа была выполнена, надо либо весь ее текст перевести в машинный код (это действие и выполняет программа — компилятор) и затем передать на исполнение процессору, либо сразу выполнять команды языка, пе­реводя на машинный язык и исполняя каждую команду поочередно (этим занимаются программы — интерпретаторы).

Интерпретатор функционирует следующим образом: берет очередной оператор языка из текста программы, анализирует его струк­туру и затем сразу исполняет. После успешного выполнения текущей команды интерпретатор переходит к анализу и исполнению следую­щей. Если один и тот же оператор в программе выполняется несколь­ко раз, интерпретатор всякий раз воспринимает его так, будто встре­тил впервые. Поэтому программы, в которых требуется произвести большой объем повторяющихся вычислений, будут работать медлен­но. Для выполнения программы на другом компьютере также необ­ходимо установить интерпретатор, так как без него программа пред­ставляет собой набор слов и работать не может.

Компиляторы полностью обрабатывают весь текст программы (его называют исходным кодом или source code). Они осуществляют поиск синтаксических ошибок, выполняют семантический анализ и только затем, если текст программы в точности соответствует пра­вилам языка, его автоматически переводят (транслируют) на машин­ный язык (говорят: генерируют объектный код или object code). Не­редко при этом выполняется оптимизация с помощью набора методов, позволяющих повысить быстродействие программы. Сгене­рированный объектный код обрабатывается специальной программой — сборщиком или редактором связей, который производит связыва­ние объектного и машинного кодов. Текст программы преобразует­ся в готовый к исполнению ЕХЕ-файл {исполнимый код), его можно сохранить в памяти компьютера или на диске. Этот файл имеет са­мостоятельное значение и может работать под управлением опера­ционной системы. Его можно перенести на другие компьютеры с процессором, поддерживающим соответствующий машинный код.

Основной недостаток компиляторов — трудоемкость трансляции языков программирования, ориентированных на обработку данных-сложной структуры, заранее неизвестной или динамически меняю­щейся во время работы программы. Для таких программ в машин­ный код вводятся дополнительные проверки и анализ наличия ре­сурсов операционной системы, средства динамического захвата и освобождения памяти компьютера, что на уровне статически задан­ных машинных инструкций осуществить достаточно сложно, а для некоторых задач практически невозможно.

С помощью интерпретатора, наоборот, для исследования содер­жимого памяти допустимо в любой момент прервать работу програм­мы, организовать диалог с пользователем, выполнить любые сложные преобразования данных и при этом постоянно контролировать программно-аппаратную среду, что и обеспечивает высокую надеж­ность работы программы. Интерпретатор при выполнении каждой команды подвергает проверке и анализу необходимые ресурсы опе­рационной системы, при возникающих проблемах выдает сообщения об ошибках.

В реальных системах программирования смешаны технологии компиляции и интерпретации. В процессе отладки программу мож­но выполнять по шагам (трассировать), а результирующий код не обязательно будет машинным, он может быть, например, аппаратно-независимым промежуточным кодом абстрактного процессора, который в дальнейшем будет транслироваться в различных компью­терных архитектурах с помощью интерпретатора или компилятора в соответствующий машинный код.

6.6.3. Системы программирования

Процесс создания программы включает:

• Составление исходного кода программы (рис. 6.21) на языке про­граммирования.

• Этап трансляции, необходимый для создания объектного кода
программы.

• Построение загрузочного модуля, готового к исполнению.

Все перечисленные выше действия требуют наличия специаль­ных программных средств.

Рис. 6.21. Процесс создания программы, готовой к исполнению

Совокупность этих программных средств входит в состав систе­мы программирования:

• Текстовый редактор (необходимый для создания и редактирова­ния исходного кода программы на языке программирования).

• Компилятор.

• Редактор связей.

• Отладчик.

• Библиотеки функций.

• Справочная система.

 

6,6.4. Классификация и обзор языков программирования

Современное состояние языков программирования можно пред­ставить в виде следующей классификации (рис. 6.22).

 

. 6.22. Классификация языков программирования

 

Процедурное программирование

Процедурное или императивное (от лат. imperativus — повелитель­ный) профаммирование есть отражение фон Неймановской архитек­туры компьютера. Программа на процедурном языке состоит из пос­ледовательности команд, определяющих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваивания, предназначенный для определения и изменения содержимого памяти компьютера. Концеп­ция памяти как места хранения данных, значения которых, можно изменять операторами программы, является фундаментальным в императивном программировании.

Выполнение программы сводится к последовательному выпол­нению операторов с целью преобразования исходного состояния па­мяти, т.е. программа последовательно обновляет содержимое памя­ти, изменяя его от исходного состояния до результирующего.

Одним из первых процедурных языков программирования высоко го уровня стал Фортран (FORmula TRANslation), созданный в начале 50-х гг. в США фирмой IBM. Первая публикация о нем появилась в 1954 г. Основное назначение языка — программирование научно-тех­нических задач. Объектами языка являются целые и вещественные числа и числовые переменные. Выражения в нем формируются с помощью четырех арифметических действий: возведения в степень, логических операций И, ИЛИ, НЕ, операций отношения и круглых скобок. Основные операторы Фортрана — ввод, вывод, присваива­ние, условный и безусловный переход, цикл, вызов подпрограмм. Долгие годы он был одним из самых распространенных языков в мире. За это время накоплена огромная библиотека программ, на­писанных на Фортране. И сейчас ведутся работы над очередным стандартом Фортрана. В 2000 г. была реализована версия Фортран F2k, имеется стандартная версия HPF (High Performance Fortran) для параллельных суперкомпьютеров. Многие средства Фортрана исполь­зованы в языках PL-1 и Бейсик.

Кобол (СОттоп business Oriented ianguage - общепринятый де­ловой язык) — язык программирования, ориентированный на реше­ние задач обработки данных. Широко используется для решения учетно-экономических и управленческих задач. Разработан в США в 1958-1960 гг. Программа на Коболе имеет вид ряда предложений на английском языке и напоминает обычный текст. Группы после­довательно записанных операторов объединяются в предложения, предложения - в параграфы, параграфы - в секции. Программист присваивает параграфам и секциям имена (метки), что облегчает непосредственное обращение к нужному участку программы. В СССР был принят русский вариант языка. 8 Коболе были реализованы мощные средства работы с большими объемами данных, хранящи­мися на различных внешних носителях. На этом языке создано много приложений, некоторые из них активно эксплуатируются и сейчас. Достаточно сказать, что одной из высокооплачиваемых категорией граждан в США являются программисты на Коболе.

Алгол (ALGOnthmic L anguage) разработан группой зарубежных специалистов в I960 г., явился результатом международного сотруд­ничества конца 50-х гг. (Алгол-60). Алгол предназначался для запи­си алгоритмов, построенных в виде последовательности процедур, применяемых при решении поставленных задач. Специалисты-прак­тики воспринимали этот язык неоднозначно, но тем не менее, он как признанный международный язык сыграл большую роль в станов­лении основных понятий программирования и для обучения про­граммистов. В нем впервые введены понятия «блочная структура программы», «динамическое распределение памяти». Внутри блока в Алголе можно вводить локальные обозначения, которые не зависят от остальной части программы. Несмотря на свое интернациональ­ное происхождение, Алгол-60 получил меньшее распространение, чем Фортран. Например, не на всех зарубежных ЭВМ имелись трансля­торы с Алгола-60. В 1968 г. в результате дальнейшего развития и усо­вершенствования Алгола-60 была создана версия Алгол-68. Это мно­гоцелевой универсальный расширенный язык программирования. Последнее свойство позволяло с помощью одной и той же програм­мы транслятора осуществлять трансляцию с различных расширенных версий языка без дополнительных затрат на приспособление этого языка к различным категориям пользователей, на получение про­блемно-ориентированных диалектов языка. По своим возможностям Алгол-68 и сегодня опережает многие языки программирования, од­нако из-за отсутствия эффективных компьютеров для него не уда­лось своевременно создать хорошие компиляторы. В нашей стране в те годы под руководством академика Андрея Петровича Ершова был создан транслятор Альфа, который представлял достаточно удачную русифицированную версию Алгола.

В середине 60-х гг. сотрудники математического факультета Дар-тмутского колледжа Томас Курц и Джон Кемени создали специали­зированный язык программирования, который состоял из простых английских слов. Новый язык назвали универсальным символическим кодом для начинающих (Beginners All-purpose symbolic /nstruction Code) или сокращенно BASIC {Бейсик). 1964 г, считают годом рождения этого языка. Он получил самое широкое распространение при рабо­те на персональных компьютерах в режиме интерактивного диалога. Популярность Бейсика объясняется как простотой его освоения, так и наличием достаточно мощных универсальных средств, пригодных для решения научных, технических и экономических задач, а также задач бытового характера, игровых и т.д. Согласно концепциям, за­ложенным в Бейсике, в нем широко распространены различные пра­вила умолчания, что считается плохим тоном в большинстве языков программирования подобного типа. Возникло множество версий язы­ка, зачастую мало совместимых друг с другом. Однако, зная одну из версий, можно без особого труда освоить любую другую. Бейсик ак­тивно поглощает многие концепции и новинки из других языков. Первоначально интерактивный режим осуществлялся с использова­нием интерпретатора, в настоящее время для этого языка имеются также и компиляторы.

В начале 60-х гг. каждый из существующих языков программи­рования был ориентирован на разные классы задач, но в той или иной мере привязан к конкретной архитектуре ЭВМ. Были предпри­няты попытки преодолеть этот недостаток путем создания универ­сального языка программирования. ПЛ/1 (PL/1 — -Programming Language One) - первый многоцелевой универсальный язык, разра­ботан в США фирмой IBM в 1963—1966 гг. Это один из наиболее рас­пространенных универсальных языков, он хорошо приспособлен для решения задач в области вычислительной техники: исследования и планирования вычислительных процессов, моделирования, решения логических задач и исследования логических схем, разработки сис­тем математического обеспечения. При разработке PL/1 были ши­роко использованы основные понятия и средства языков Фортран, Алгол-60, Кобол. PL/1 — богатый и гибкий язык, дает возможность производить вставки, исправлять текст программы в процессе ее от­ладки. Язык получил широкое распространение, трансляторы с него имеются для многих типов компьютеров. Компания IBM и сегодня продолжает поддерживать этот язык.

Паскаль (Pascal) является одним из наиболее популярных про­цедурных языков программирования, особенно.для персональных компьютеров. Созданный как учебный язык программирования в 1968—1971 гг Никлаусом Виртом в Высшей технической школе (ЕТН) в Цюрихе (Швейцария), он был назван в честь французского ма­тематика и философа Блеза Паскаля (1623—1662). Целью работы Н. Вирта было создание языка, который

• строился бы на небольшом количестве базовых понятий;

• имел простой синтаксис;

• допускал перевод программ в машинный код простым компиля­тором.

Лингвистическая концепция Паскаля пропагандирует системный подход, выражающийся, в частности, в расчленении крупных задач на меньшие по сложности и размеру, легко поддающиеся решению. К основным принципам Паскаля следует отнести:

• Структурное программирование. Суть его заключается в оформ­лении последовательности команд как замкнутых функций или
процедур и в объединении данных, связанных по смыслу, в сложные структуры данных. Благодаря этому повышается наглядность
текста и упрощается его отладка.

• Программирование сверху вниз, когда задача разбивается на про­стые, после чего каждая решается в отдельности. Затем компонуются результаты проектирования простых задач, и поставлен­ная задача решается сверху вниз в целом.

В основу разработки языка Паскаль был положен Алгол-60, но в нем ужесточен ряд требований к структуре программы и имеются возможности, позволяющие успешно применять его для создания крупных проектов, например, программ-трансляторов. Паскаль реа­лизован для всех типов компьютеров, в настоящее время использу­ется во многих учебных заведениях для обучения программированию, а также для создания больших реальных проектов.

Период с конца 60-х до начала 80-х гг. характеризуется бурным ростом числа различных языков программирования, сопровождав­шим, как это ни парадоксально, кризис программного обеспечения. Этот кризис особенно остро переживало военное ведомство США. В январе 1975 г. Пентагон решил навести порядок среди бесчислен­ного множества трансляторов и создал комитет для разработки од­ного универсального языка. На конкурсной основе комитет рассмот­рел сотни проектов и выяснил, что ни один из существующих языков не может удовлетворить их требованиям, для окончательного рас­смотрения было оставлено два проекта. В мае 1979 г. был объявлен победитель — группа ученых во главе с Жаном Ихбиа. Победивший язык назвали АДА, в честь Ады Лавлейс, дочери великого поэта Бай­рона. Она в юности была увлечена идеями Чарльза Бэббиджа и по­могала ему составлять описание машины, а в начале 40-х гг. XIX в. разработала, первую в мире программу для вычислительной машины. Язык АДА — прямой наследник Паскаля. Он предназначен для со­здания и длительного сопровождения больших программных систем, управления процессами в реальном масштабе времени. В языке чет­ко выражена модульность его конструкций, причем обеспечивается удобство организации разнообразных связей между модулями. Важным его достоинством является возможность параллельного програм­мирования ветвей программы, которые затем могут реализоваться на многопроцессорных компьютерах. Язык АДА сложен для изу­чения.

Язык программирования С (Си) был разработан в лаборатории Bell для реализации операционной системы UNIX в начале 70-х гг. и не рассматривался как массовый. Он планировался для замены Ассемблера, чтобы иметь возможность создавать столь же эффектив­ные и компактные программы, и в то же время не зависеть от конк­ретного типа процессора. В С сочетаются достоинства современных высокоуровневых языков в части управляющих конструкций и струк­тур данных с возможностями прямого доступа к аппаратным сред­ствам компьютера. Синтаксис языка С обеспечивает краткость про­граммы, его компиляторы генерируют эффективный объектный код. Одна из наиболее существенных особенностей С состоит в том, что различия между выражениями и операторами нивелируются, это при­ближает его к функциональным языкам. Например, выражение мо­жет обладать побочным эффектом присваивания, а также может ис­пользоваться в качестве оператора. Нет четкого различия между процедурами и функциями, более того, понятие процедуры вообще не вводится. Синтаксис языка затрудняет программирование и вос­приятие составленных программ. Отсутствует строгая типизация дан­ных, что предоставляет дополнительные возможности программис­ту, но не способствует созданию надежных программ. Язык С приобрел большую популярность среди системных и прикладных программистов. В настоящее время этот язык реализован для боль­шинства компьютерных платформ.

Функциональное программирование

Суть функционального (аппликативного) программирования опре­делена А. П. Ершовым как «способ составления программ, в которых единственным действием является вызов функции, единственным способом расчленения программы на части является введение име­ни функции, а единственным правилом композиции - оператор суперпозиции функций. Никаких ячеек памяти, ни операторов при­сваивания, ни циклов, ни, тем более, блок-схем, ни передачи управ­ления».

Основной конструкцией в функциональных языках является выражение. К выражениям относятся константы, структурированные объекты, функции, их тела и вызовы функций. Аппликативный