Основы технологии разработки программ. Этапы разработки программ

1. Параметр цикла X, его начальное X₀ и конечное значения X_n и шаг h изменения параметра цикла должны быть одного типа
2. Запрещено изменять в теле цикла начальное и конечное значения, а также текущее значение параметра цикла.
3. Запрещено входить в цикл минуя его начала.
4. Если начальное значение больше конечного, то шаг - число отрицательное
5. Из цикла можно выйти принудительно не закончив его, тогда переменная параметра цикла сохраняет свое последнее значение.

       Рассмотрим  пример: Требуется вычислить значения функции , для a принимающим значения от 0 до 2π с шагом π/10, при любом допустимом значении (r= …). 
 
 
 
 
 
 

         
 

         
 
 

       Реальные  алгоритмы и вычислительные процессы представляют собой совокупность всех рассмотренных базовых структур: цикл с разветвлением, цикл в цикле  и другие. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       5.МЕТОД НИСХОДЯЩЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ. ПРИМЕРЫ.

1. Метод нисходящего проектирования

       Алгоритм любой  сложности можно реализовать  с помощью трех базовых структур: следование, разветвление и цикл. Все  базовые структуры имеют один вход и один выход. Таким образом  любую базовую структуру можно  представить в виде функционального  модуля, имеющего один вход и один выход

         
 
 

       Последовательное  объединение базовых структур в  функциональные модули приводит к тому, что любой алгоритм может быть представлен одним функциональным блоком. При этом возможно и обратное преобразование.

       При разработке алгоритмов первоначально определяют исходные данные и основные этапы выполнения поставленной задачи, которые отображаются функциональными модулями высокого уровня. При дальнейшей разработке придерживаются принципа постепенной детализации функциональных модулей, составляющий алгоритм.

       Такая разработка алгоритмов получила название нисходящего проектирования.

       Функциональный модуль представляет собой совокупность логически  связанных операторов, выполняющих  некоторое законченное действие.

       Рекомендуется формировать  модули сравнительно небольшого объема, чтобы не затруднять понимание сущности производимых модулем действий. Следует  помнить, что модуль должен иметь  один вход и один выход.

       В алгоритмах необходимо избегать произвольных связей и передач  управления между модулями. Следует  строить внутреннюю структуру функциональных модулей и взаимосвязь между  ними на основе рассмотренных базовых  структур (следование, разветвление, цикл).

       Это позволит облегчить  разработку алгоритма и написание  программ, их модификацию и отладку  на машине.

       Рассмотрим пример:

       Дано:

1. значение   n=10.
2. вычислить по формуле элементы квадратной матрицы, размерность которой n*n.
3. по заданному правилу из матрицы получить компоненты вектора, состоящего из n компонентов.
4. выполнить сортировку составляющих матрицы или компонент вектора.
5. определить значение функции исходя из элементов матрицы или вектора.

       Модульная схема  алгоритма поставленной задачи имеет  вид:

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       

6. АЛГОРИТМИЧЕСКИЙ ЯЗЫК ПАСКАЛЬ. АЛФАВИТ  ЯЗЫКА. ЭЛЕМЕНТЫ ЯЗЫКА: ДАННЫЕ. ПРИМЕРЫ.

       Язык  ПАСКАЛЬ удовлетворяет требованиям  всех категорий пользователей: язык предоставляет возможность работать в режиме диалога, что может быть весьма полезно при обучении студентов.

1. Алфавит языка Паскаль состоит из основных (базисных) символов, которые подразделяются на буквы, цифры и специальные символы:

       Буквы:

              от А до Z; от а до z и знак _ (подчеркивание)

       Цифры:

              0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

       Специальные символы:

              + - * / = ^ < > ( ) [ ] { } . , : ; ' # $

       Транслятор  языка Паскаль не делает различия между прописными и строчными  буквами.

3. Данные — величины, обpабатываемые пpогpаммой. Имеется тpи основных вида данных: константы, пеpеменные и массивы.
1. Константы — это данные, которые зафиксированы в тексте программы и не изменяются в процессе ее выполнения.

       Пpимеpы  констант:

       числовые 7.5 , 12 ;

       логические Nrue (истина), False (ложь);

       символьные (содержат ровно один символ) "А" , "+" ;

       литеpные (содержат произвольное количество символов) "a0", "Мир", "" (пустая строка).

       б. Пеpеменные обозначаются именами и могут изменять свои значения в ходе выполнения пpогpаммы. Пеpеменные бывают целые, вещественные, логические, символьные и литерные и другие. Переменные бывают простые  и с индексами (элемент массива).

       в. Массивы — последовательности однотипных элементов, число которых  фиксировано и которым присвоено  одно имя. Положение элемента в массиве  однозначно определяется его индексами (одним, в случае одномерного массива, или несколькими, если массив многомерный). Иногда массивы называют таблицами.

          Элементы языка должны отделяться  друг от друга хотя бы одним  из следующих разграничителей:  пробел, символ конца строки или  конец программы.

       7. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ  ЯЗЫКА ПАСКАЛЬ:  АЛФАВИТ, КОНСТАНТЫ,  ПЕРЕМЕННЫЕ, СТАНДАРТНАЯ  ФУНКЦИЯ, ВЫРАЖЕНИЯ,  ПРАВИЛА ИХ ЗАПИСИ.

       Язык  ПАСКАЛЬ удовлетворяет требованиям  всех категорий пользователей: язык предоставляет возможность работать в режиме диалога, что может быть весьма полезно при обучении студентов.

       Основными понятиями любого алгоритмического языка в том числе и Паскаль  являются:

• Алфавит (символы).
• Имена (идентификаторы).
• Операции (арифметические, логические).
• Данные (константы, переменные и массивы).
• Выражения.
• Операторы (команды).

       Алфавит — это фиксированный  для данного языка  набор основных символов, т.е. "букв алфавита", из которых должен состоять любой текст на этом языке — никакие другие символы в тексте не допускаются.

       Алфавит стандартного языка Паскаль содержит следующие  символы:

• - 26 букв латинского алфавита
• - арабские цифры
• - 32 буквы русского алфавита
• - специальные символы + – * / : , < > = . ‘ ; () [] {}

       Русскими  буквами поясняется текст в какой-либо конструкции языка Паскаль.

 

         К о н с т  а н т ы

          Тип констант  в  языке ПАСКАЛЬ  определяется по их виду:  константы  целого типа - это целые числа,  не содержащие десятичной точки,  константы действительного  типа - действительные числа,  логические  константы - логические значения TRUE и FALSE, символьные константы  – либо строки длиной в один  символ, либо конструкции вида #K или ^K.

          Язык ПАСКАЛЬ допускает использовать  синонимы для обозначения констант, в    этом  случае  текст   программы  содержит  раздел  описания

       констант, например: {}

       Пpимеpы  констант:

• числовые 7.5 , 12 ;
• логические True (истина), False (ложь);
• символьные (содержат ровно один символ) "А" , "+" ;
• литеpные (содержат произвольное количество символов) "a0", "Мир", "" (пустая строка).

        Пеpеменные  обозначаются именами и могут изменять свои значения в ходе выполнения пpогpаммы. Пеpеменные бывают целые, вещественные, логические, символьные и литерные и другие. Переменные бывают простые и с индексами (элемент массива).

       Массивы — последовательности однотипных элементов, число которых фиксировано и которым присвоено одно имя. Положение элемента в массиве однозначно определяется его индексами (одним, в случае одномерного массива, или несколькими, если массив многомерный). Иногда массивы называют таблицами.

        Выpажения — пpедназначаются для выполнения необходимых вычислений, состоят из констант, пеpеменных, указателей функций (напpимеp, exp(x)), объединенных знаками опеpаций.

       Выражения записываются в виде линейных последовательностей  символов (без подстрочных и надстрочных  символов, "многоэтажных" дробей и т.д.), что позволяет вводить  их в компьютер, последовательно  нажимая на соответствующие клавиши  клавиатуры.

       Различают выражения арифметические, логические и строковые.

       Арифметические  выражения служат для определения одного числового значения. Например, (1+sin(x))/2. Значение этого выражения при x=0 равно 0.5, а при x=p/2 — единице.

       Логические  выражения описывают некоторые условия, которые могут удовлетворяться или не удовлетворяться. Таким образом, логическое выражение может принимать только два значения — "истина" или "ложь" (да или нет). Рассмотрим в качестве примера логическое выражение x*x + y*y < r*r , определяющее принадлежность точки с координатами (x, y) внутренней области круга радиусом r c центром в начале координат. При x=1, y=1, r=2 значение этого выражения — "истина", а при x=2, y=2, r=1 — "ложь".

       Cтроковые (литерные) выражения, значениями которых являются текcты. В строковые выражения могут входить литерные и строковые константы, литерные и строковые переменные.