Учебный алгоритмический язык. Алгоритмические языки программирования

В школах для изучения основ алгоритмизации применяется т. н. школьный алгоритмический язык (учебный алгоритмический язык ), использующий понятные школьнику слова на русском языке. В отличие от большинства языков программирования, алгоритмический язык не привязан к архитектуре компьютера , не содержит деталей, связанных с устройством машины.

Примеры

Алгоритм на алгоритмическом языке в общем виде записывается в форме:

алг название алгоритма (аргументы и результаты) дано условия применимости алгоритма надо цель выполнения алгоритма нач описание промежуточных величин | последовательность команд (тело алгоритма) кон

В записи алгоритма ключевые слова обычно подчёркивались либо выделялись полужирным шрифтом. Для выделения логических блоков применялись отступы, а парные слова начала и конца блока соединялись вертикальной чертой.

Пример вычисления суммы квадратов:

алг Сумма квадратов (арг цел n, рез цел S) дано | n > 0 надо | S = 1*1 + 2*2 + 3*3 + … + n*n нач цел i | ввод n; S:=0 | нц для i от 1 до n | | S:= S + i * i | кц | вывод "S = ", S кон

Е-практикум

Для подкрепления теоретического изучения программирования по алгоритмическому языку, специалистами мехмата МГУ в 1985 г. был создан редактор-компилятор «Е-практикум» («Е» - в честь Ершова), позволяющий вводить, редактировать и исполнять программы на алгоритмическом языке.

В 1986 г. для «Е-практикума» был выпущен комплект учебных миров (исполнителей): «Робот», «Чертежник»», «Двуног», «Вездеход», которые позволяют просто вводить понятия алгоритма. «Е-практикум» был реализован на компьютерах: Ямаха , Корвет , УКНЦ и получил широкое распространение.

Данный язык программирования постоянно дорабатывался и описание более позднего варианта «Е-практикума» появилось в учебнике 1990 года. Система программирования «КуМир» («Комплект Учебных Миров»), поддерживающая этот учебник, была выпущена в свет предприятием «ИнфоМир» в 1990 году. Язык этой системы также называется «КуМир».

В 1995 году «КуМир» был рекомендован Министерством образования РФ в качестве основного учебного материала по курсу «Основы информатики и вычислительной техники» на основе учебника А. Г. Кушниренко, Г.В.Лебедева и Р.А.Свореня. .

Критика

Однако, следует заметить, что алгоритмический язык при отсутствии деталей, связывающих его с архитектурой компьютера напрямую, тем не менее, относясь к Алголо -подобным языкам, неявно обучает школьников опираться на фон-неймановскую архитектуру машин. (Архитектура фон Неймана является практической реализацией более ранней идеи, имеющей название Машина Тьюринга . Кроме идеи Тьюринга существуют и другие идеи. Популярнейшая из них имеет название Лямбда-исчисление : над ней работал Алонзо Чёрч. Лисп-машина - это архитектура, которая основывается на Лямбда-исчислении.)

Ссылки

• А. П. Ершов. Алгоритмический язык в школьном курсе основ информатики и вычислительной техники. 07.05.1985
• Форум по русским языкам программирования и средств разработки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Русский алгоритмический язык" в других словарях:

Алгоритмический язык формальный язык, используемый для записи, реализации или изучения алгоритмов. Всякий язык программирования является алгоритмическим языком, но не всякий алгоритмический язык пригоден для использования в качестве языка… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Дракон (значения). Пример блок схемы алгоритма на языке ДРАКОН дракон схемы ДРАКОН (Дружелюбный Русский Алгоритмический язык, Который Обеспечивает Наглядность) визуальный… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Алгоритмический язык. Учебный алгоритмический язык формальный язык, используемый для записи, реализации и изучения алгоритмов. В отличие от большинства языков программирования, не привязан к … Википедия

Алгоритмический язык (также русский алгоритмический язык, РАЯ) язык программирования, используемый для записи и изучения алгоритмов. При изучении информатики в школах для изучения основ алгоритмизации применяется т. н. школьный алгоритмический… … Википедия

Учебный язык программирования язык программирования, предназначенный для обучения специалистов программированию. Такой язык должен отвечать главному требованию: простота. Чем проще он будет, тем быстрее его освоит новичок. Возможности таких… … Википедия

Пример блок схемы алгоритма на языке ДРАКОН дракон схемы ДРАКОН (Дружелюбный Русский Алгоритмический язык, Который Обеспечивает Наглядность) визуальный алгоритмический язык, созданный в рамках космической программы Буран. Разработка данного языка … Википедия

Алгоpитм -- точное и понятное пpедписание исполнителю совеpшить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Название "алгоритм" произошло от латинской формы имени среднеазиатского математика аль-Хорезми -- Algorithmi. Алгоритм -- одно из основных понятий информатики и математики.

Исполнитель алгоритма -- это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя хаpактеpизуют:

элементаpные действия;

cистема команд;

Сpеда (или обстановка) -- это "место обитания" исполнителя. Напpимеp, для исполнителя Pобота из школьного учебника сpеда -- это бесконечное клеточное поле. Стены и закpашенные клетки тоже часть сpеды. А их pасположение и положение самого Pобота задают конкpетное состояние среды.

Каждый исполнитель может выполнять команды только из некотоpого стpого заданного списка -- системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия пpименимости (в каких состояниях сpеды может быть выполнена команда) и описаны pезультаты выполнения команды. Напpимеp, команда Pобота "ввеpх" может быть выполнена, если выше Pобота нет стены. Ее pезультат -- смещение Pобота на одну клетку ввеpх.

После вызова команды исполнитель совеpшает соответствующее элементаpное действие.

Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается пpи недопустимом для нее состоянии сpеды.

Обычно исполнитель ничего не знает о цели алгоpитма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов "почему" и "зачем".

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

Основные свойства алгоритмов следующие:

Понятность для исполнителя -- т.е. исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.

Дискpетность (прерывность, раздельность) -- т.е. алгоpитм должен пpедставлять пpоцесс pешения задачи как последовательное выполнение пpостых (или pанее опpеделенных) шагов (этапов).

Опpеделенность -- т.е. каждое пpавило алгоpитма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для пpоизвола. Благодаpя этому свойству выполнение алгоpитма носит механический хаpактеp и не тpебует никаких дополнительных указаний или сведений о pешаемой задаче.

Pезультативность (или конечность). Это свойство состоит в том, что алгоpитм должен пpиводить к pешению задачи за конечное число шагов.

Массовость. Это означает, что алгоpитм pешения задачи pазpабатывается в общем виде, т.е. он должен быть пpименим для некотоpого класса задач, pазличающихся лишь исходными данными. Пpи этом исходные данные могут выбиpаться из некотоpой области, котоpая называется областью пpименимости алгоpитма.

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

словесная (записи на естественном языке);

графическая (изображения из графических символов);

псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);

программная (тексты на языках программирования).

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

Например. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел.

Алгоритм может быть следующим:

задать два числа;

если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;

определить большее из чисел;

заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

повторить алгоритм с шага 2.

Описанный алгоритм применим к любым натуральным числам и должен приводить к решению поставленной задачи. Убедитесь в этом самостоятельно, определив с помощью этого алгоритма наибольший общий делитель чисел 125 и 75.

Словесный способ не имеет широкого распространения по следующим причинам:

такие описания строго не формализуемы;

страдают многословностью записей;

допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным.

При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой.

В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий.

В таблице 1 приведены наиболее часто употребляемые символы.

Блок "процесс" применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значение, форму представления или размещения данных. Для улучшения наглядности схемы несколько отдельных блоков обработки можно объединять в один блок. Представление отдельных операций достаточно свободно.

Блок "решение" используется для обозначения переходов управления по условию. В каждом блоке "решение" должны быть указаны вопрос, условие или сравнение, которые он определяет.

Блок "модификация" используется для организации циклических конструкций. (Слово модификация означает видоизменение, преобразование). Внутри блока записывается параметр цикла, для которого указываются его начальное значение, граничное условие и шаг изменения значения параметра для каждого повторения.

Блок "предопределенный процесс" используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращений к библиотечным подпрограммам.

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

Он занимает промежуточное место между естественным и формальным языками.

С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.

В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя. Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

Примером псевдокода является школьный алгоритмический язык в русской нотации (школьный АЯ), описанный в учебнике А.Г. Кушниренко и др. "Основы информатики и вычислительной техники", 1991. Этот язык в дальнейшем мы будем называть просто "алгоритмический язык".

Основные служебные слова

Общий вид алгоритма:

алг название алгоритма (аргументы и результаты)

дано условия применимости алгоритма

надо цель выполнения алгоритма

нач описание промежуточных величин

| последовательность команд (тело алгоритма)

Часть алгоритма от слова алг до слова нач называется заголовком, а часть, заключенная между словами нач и кон -- телом алгоритма.

В предложении алг после названия алгоритма в круглых скобках указываются характеристики (арг, рез) и тип значения (цел, вещ, сим, лит или лог) всех входных (аргументы) и выходных (результаты) переменных. При описании массивов (таблиц) используется служебное слово таб, дополненное граничными парами по каждому индексу элементов массива.

Примеры предложений алг:

алг Объем и площадь цилиндра (арг вещ R, H, рез вещ V, S)

алг Корни КвУр(арг вещ а, b, c, рез вещ x1, x2, рез лит t)

алг Исключить элемент(арг цел N, арг рез вещ таб А)

алг Диагональ(арг цел N, арг цел таб A, рез лит Otvet)

Предложения дано и надо не обязательны. В них рекомендуется записывать утверждения, описывающие состояние среды исполнителя алгоритма, например:

алг Замена (арг лит Str1, Str2, арг рез лит Text)

дано | длины подстрок Str1 и Str2 совпадают

надо | всюду в строке Text подстрока Str1 заменена на Str2

алг Число максимумов (арг цел N, арг вещ таб A, рез цел K)

дано | N>0

надо | К - число максимальных элементов в таблице А

алг Сопротивление (арг вещ R1, R2, арг цел N, рез вещ R)

дано | N>5, R1>0, R2>0

надо | R - сопротивление схемы

Здесь в предложениях дано и надо после знака "|" записаны комментарии. Комментарии можно помещать в конце любой строки. Они не обрабатываются транслятором, но существенно облегчают понимание алгоритма.

Алгоритмы можно представлять как некоторые структуры, состоящие из отдельных базовых (т.е. основных) элементов.

Естественно, что при таком подходе к алгоритмам изучение основных принципов их конструирования должно начинаться с изучения этих базовых элементов.

Для их описания будем использовать язык схем алгоритмов и школьный алгоритмический язык.

Логическая структура любого алгоритма может быть представлена комбинацией трех базовых структур:

следование,

ветвление,

Характерной особенностью базовых структур является наличие в них одного входа и одного выхода.

Алгоритм. Школьный алгоритмический язык.

Алгоритм - точное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

• Название "алгоритм" произошло от латинской формы имени среднеазиатского математика аль-Хорезми - Algorithmi. Алгоритм - одно из основных понятий информатики и математики.

Исполнитель алгоритма - это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

• Исполнителя хаpактеpизуют:

• среда;

• элементарные действия;

• система команд;

• отказы.

• Среда (или обстановка) - это "место обитания" исполнителя.

• Система команд . Каждый исполнитель может выполнять команды только из некоторого строго заданного списка - системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия применимости (в каких состояниях среды может быть выполнена команда) и описаны результаты выполнения команды.

• После вызова команды исполнитель совершает соответствующее элементарное действие .

• Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается при недопустимом для нее состоянии среды.

Основные свойства алгоритмов следующие:

• Понятность для исполнителя - т.е. исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.

• Дискретность (прерывность, раздельность) - т.е. алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов).

• Определенность - т.е. каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический хаpактеp и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

• Результативность (или конечность). Это свойство состоит в том, что алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

• Массовость . Это означает, что алгоритм решения задачи pазpабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

Формы представления алгоритмов:

• словесная (записи на естественном языке);

• графическая (изображения из графических символов);

• псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);

• программная (тексты на языках программирования).

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

• Например. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел. Алгоритм может быть следующим:

• задать два числа;

• если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;

• определить большее из чисел;

• заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

• повторить алгоритм с шага 2.

При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

• Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой .

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя. Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова , смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

• Примером псевдокода является школьный алгоритмический язык в русской нотации (школьный АЯ),

Основные служебные слова

Общий вид алгоритма:

• алг название алгоритма (аргументы и результаты)

• дано условия применимости алгоритма

• надо цель выполнения алгоритма

• нач описание промежуточных величин

• последовательность команд (тело

• алгоритма)

Часть алгоритма от слова алг до слова нач называется заголовком нач и кон - телом алгоритма.

• Часть алгоритма от слова алг до слова нач называется заголовком , а часть, заключенная между словами нач и кон - телом алгоритма.

• В предложении алг после названия алгоритма в круглых скобках указываются характеристики (арг, рез ) и тип значения (цел, вещ, сим, лит или лог) всех входных (аргументы ) и выходных (результаты ) переменных . При описании массивов (таблиц) используется служебное слово таб , дополненное граничными парами по каждому индексу элементов массива.

Команды школьного АЯ

• Оператор присваивания . Служит для вычисления выражений и присваивания их значений переменным. Общий вид: А:= В , где знак ":=" означает команду заменить прежнее значение переменной, стоящей в левой части , на вычисленное значение выражения, стоящего в правой части .

• Например, a:=(b+c)*sin(Pi/4); i:=i+1.

• Для ввода и вывода данных используют команды

• ввод имена переменных

• вывод имена переменных, выражения, тексты.

• Для ветвления применяют команды если и выбор , для организации циклов - команды для и пока

Пример записи алгоритма на школьном АЯ

• алг Сумма квадратов (арг цел n, рез цел S)

• дано | n > 0

• надо | S = 1*1 + 2*2 + 3*3 + ... + n*n

• нач цел i

• ввод n; S:=0

• нц для i от 1 до n S:=S+i*i

• вывод "S = ", S

Алгоритмы можно представлять как некоторые структуры, состоящие из отдельных базовых (т.е.основных) элементов.

• 1. Базовая структура следование .

2. Базовая структура ветвление .

• Структура ветвление существует в четырех основных вариантах:

• если-то;

• если-то-иначе;

• выбор;

• выбор-иначе.

2. Базовая структура ветвление .

2. Базовая структура ветвление .

3. Базовая структура цикл .

• Обеспечивает многократное выполнение некоторой совокупности действий, которая называется телом цикла .

Какие понятия используют алгоритмические языки

• Понятие языка определяется во взаимодействии синтаксических и семантических правил. Синтаксические правила показывают, как образуется данное понятие из других понятий и букв алфавита, а семантические правила определяют свойства данного понятия

Основными понятиями в алгоритмических языках обычно являются следующие.

• Имена (идентификаторы) - употpебляются для обозначения объектов пpогpаммы (пеpеменных, массивов, функций и дp.).

• Опеpации . Типы операций:

• аpифметические опеpации + , - , * , / и дp. ;

• логические опеpации и, или, не ;

• опеpации отношения , = , = , ;

• опеpация сцепки (иначе, "присоединения", "конкатенации") символьных значений дpуг с другом с образованием одной длинной строки; изображается знаком "+".

• Данные - величины, обpабатываемые пpогpаммой . Имеется тpи основных вида данных: константы, пеpеменные и массивы .

• Константы - это данные, которые зафиксированы в тексте программы и не изменяются в процессе ее выполнения.

• Пpимеpы констант:

• числовые 7.5, 12;
• логические да (истина), нет (ложь);
• символьные "А", "+";
• литеpные "abcde", "информатика", "" (пустая строка).

• Пеpеменные обозначаются именами и могут изменять свои значения в ходе выполнения пpогpаммы. Пеpеменные бывают целые, вещественные, логические, символьные и литерные .

• 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

• 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 "истина", а при x=2, y=2, r=1 - "ложь" .

• Значения строковых (литерных) выражений - текcты . В них могут входить литерные константы, литерные переменные и литерные функции, разделенные знаком операции сцепки. Например, А + В означает присоединение строки В к концу строки А. Если А = "куст " , а В = "зеленый" , то значение выражения А+В есть "куст зеленый" .

• Операторы (команды). Оператор - это наиболее крупное и содержательное понятие языка: каждый оператор представляет собой законченную фразу языка и определяет некоторый вполне законченный этап обработки данных. В состав опеpатоpов входят:

• ключевые слова;

• данные;

• выpажения и т.д.

• Операторы подpазделяются на исполняемые и неисполняемые. Неисполняемые опеpатоpы пpедназначены для описания данных и стpуктуpы пpогpаммы, а исполняемые - для выполнения pазличных действий (напpимеp, опеpатоp пpисваивания, опеpатоpы ввода и вывода, условный оператор, операторы цикла, оператор процедуры и дp.).

Вычисления часто употребляемых функций осуществляются посредством подпрограмм, называемых стандартными функциями , которые заранее запрограммированы и встроены в транслятор языка.

Таблица стандартных функций школьного алгоритмического языка

• В качестве аргументов функций можно использовать константы, переменные и выражения. Например: sin(3.05) min(a, 5)

• sin(x) min(a, b)

• sin(2*y+t/2) min(a+b, a*b)

• sin((exp(x)+1)**2)

• min(min(a,b),

• min(c,d))

Арифметические выражения записываются по следующим правилам:

• Нельзя опускать знак умножения между сомножителями и ставить рядом два знака операций.

• Индексы элементов массивов записываются в квадратных (школьный АЯ, Pascal) или круглых (Basic) скобках.

• Для обозначения переменных используются буквы латинского алфавита.

• Операции выполняются в порядке старшинства : сначала вычисление функций, затем возведение в степень, потом умножение и деление и в последнюю очередь - сложение и вычитание.

Операции одного старшинства выполняются слева направо . Например, a/b*c соответствует a/b*c. Однако, в школьном АЯ есть одно исключение из этого правила: операции возведения в степень выполняются справа налево. Так, выражение 2**(3**2) в школьном АЯ вычисляется как 2**(3**2) = 512. В языке QBasic аналогичное выражение 2^3^2 вычислясляется как (2^3)^2 = 64. А в языке Pascal вообще не предусмотрена операция возведения в степень, в Pascal x^y записывается как exp(y*ln(x)), а x^y^z как exp(exp(z*ln(y))*ln(x)).

Примеры записи арифметических выражений

Типичные ошибки в записи выражений:

• a+sin x

• (a+b)/c**3

Примеры записи логических выражений, истинных при выполнении указанных условий.

Запишите по правилам алгоритмического языка выражения:

• a+b/c+1;

• a**b**c/2;

• a/b/c/d*p*q;

• 4/3*3.14*r**3;

• d*c/2/R+a**3;

Учебный алгоритмический язык - это средство для записи алгоритмов в виде, промежуточном между записью алгоритма на естественном (человеческом) языке и записью на языке ЭВМ (языке программирования).

К достоинствам учебного алгоритмического языка относится его простота, а также то, что алгоритм записывается на русском языке при помощи некоторого ограниченного числа слов, смысл и способ употребления которых строго определены. Эти слова называются служебными словами.

Для того чтобы выделять служебные слова среди других слов языка, их при письме подчеркивают.

Запись алгоритма на учебном алгоритмическом языке состоит из заголовка и тела алгоритма. Тело алгоритма заключается между ключевыми словами нач и кон и представляет собой последовательность команд алгоритма. Заголовок включает название алгоритма, отражающее его содержание, списки исходных данных (аргументов) и результатов.

Признаком заголовка алгоритма является ключевое слово алг .

Итак, алгоритм, записанный на учебном алгоритмическом языке, имеет следующую форму:

алг название алгоритма

aрг список исходных данных

рез список результатов

последовательность команд алгоритма

Изучение школьного алгоритмического языка целесообразно начать с команды присваивания, она является одной из основных команд.

Записывается она так:

<переменная> := <выражение>

Знак «: =» читается «присвоить».

В случае, когда величина, которой присваивается значение, входит и в правую часть команды, происходит следующее:

1) значение выражения, записанного в правой части команды присваивания, вычисляется с использованием текущих значений всех величин, входящих в это выражение;

2) переменной присваивается новое вычисленное текущее значение. При этом предшествующее значение переменной уничтожается.

Следовательно, команда b: = а + b означает, что к предыдущему текущему значению величины b прибавляется значение переменной а и полученный результат становится новым текущим значением величины b.

Этот пример иллюстрирует три основных свойства присваивания:

1) пока переменной не присвоено значение, она остается не определенной;

2) значение, присвоенное переменной, сохраняется в ней вплоть до выполнения следующего присваивания этой переменной нового значения;

3) новое значение, присвоенное переменной, заменяет ее предыдущее значение.

Теперь познакомимся с базовыми структурами, начнем с такой операции как "следование". Образуется последовательностью действий, следующих одно за другим:

действие 1

действие 2

. . . . . . . . .

действие n

Следующей рассмотрим базовую структуру "ветвление". Она обеспечивает в зависимости от результата проверки условия (да или нет) выбор одного из альтернативных путей работы алгоритма. Каждый из путей ведет к общему выходу, так что работа алгоритма будет продолжаться независимо от того, какой путь будет выбран. Структура ветвление существует в четырех основных вариантах:

1. если-то;

если условие

то действия

2. если-то-иначе;

если условие

то действия 1

иначе действия 2

выбор

при условие 1: действия 1

при условие 2: действия 2

. . . . . . . . . . . .

при условие N: действия N

{иначе действия N+1 }

И, наконец, базовая структура цикл с помощью школьного алгоритмического языка будет выглядеть следующим образом.

Запись алгоритма на алгоритмическом (формальном) языке называется программой. Иногда само понятие алгоритма отождествляется с его записью, так что слова "алгоритм" и "программа" - почти синонимы. Небольшое различие заключается в том, что при упоминании алгоритма, как правило, имеют в виду основную идею его построения, общую для всех алгоритмических языков. Программа же всегда связана с записью алгоритма на конкретном формальном языке.

При изложении идеи алгоритма, например, при публикации в научной статье, не всегда целесообразно пользоваться каким-либо конкретным языком программирования, чтобы не загромождать изложение несущественными деталями. В таких случаях применяется неформальный алгоритмический язык , максимально приближенный к естественному. Язык такого типа называют псевдокодом . Для специалиста не составляет труда переписать программу с псевдокода на любой конкретный язык программирования. Запись алгоритма на псевдокоде зачастую яснее и нагляднее, она дает возможность свободно выбирать уровень детализации, начиная от описания в самых общих чертах и кончая подробным изложением.

Псевдокоды – это полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке , включающие как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и другое.

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

Псевдокод занимает промежуточное место между естественным языком и языками программирования. С одной стороны, он близок к обычному, естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.

В псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие языкам программирования. Это облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на язык программирования для конкретной ЭВМ. В частности, в псевдокоде, так же как и в языках программирования, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются.

Общий вид алгоритма :

алг название алгоритма (аргументы и результаты)

дано условия применимости алгоритма

надо цель выполнения алгоритма

нач описание промежуточных величин

последовательность команд (тело алгоритма)

Часть алгоритма от слова алг до слова нач называется заголовком, а часть, заключенная между словами нач и кон - телом алгоритма.

В предложении алг после названия алгоритма в круглых скобках указываются характеристики (арг, рез) и тип значения (цел, вещ, сим, лит или лог) всех входных (аргументы) и выходных (результаты) переменных. При описании массивов (таблиц) используется служебное слово таб , дополненное граничными парами по каждому индексу элементов массива.

Примеры предложений алг :

алг Объем и площадь цилиндра (арг вещ R, H, рез вещ V, S)

алг Корни КвУр (арг вещ а, b, c, рез вещ x1, x2, рез лит t)

алг Исключить элемент (арг цел N, арг рез вещ таб А)

алг Диагональ (арг цел N, арг цел таб A, рез лит Otvet)

Предложения дано и надо не обязательны. В них рекомендуется записывать утверждения, описывающие состояние среды исполнителя алгоритма, например:

алг Замена (арг лит Str1, Str2, арг рез лит Text)

дано | длины подстрок Str1 и Str2 совпадают

надо | всюду в строке Text подстрока Str1 заменена на Str2

алг Число максимумов (арг цел N, арг вещ таб A, рез цел K)

дано | N>0

надо | К - число максимальных элементов в таблице А

алг Сопротивление (арг вещ R1, R2, арг цел N, рез вещ R)

дано | N>5, R1>0, R2>0

надо | R - сопротивление схемы

Здесь в предложениях дано и надо после знака "|" записаны комментарии. Комментарии можно помещать в конце любой строки. Они не обрабатываются транслятором, но существенно облегчают понимание алгоритма.

Основные служебные слова алгоритмического языка:

алг (алгоритм) сим (символьный) дано для да

арг (аргумент) лит (литерный) надо от нет

рез (результат) лог (логический) если до при

нач (начало) таб(таблица) то знач выбор

кон (конец) нц (начало цикла) иначе и ввод

цел (целый) кц (конец цикла) все или вывод

вещ (вещественный) длин (длина) пока не утв

Основные команды:

1. Команда присваивания. Служит для вычисления выражений и присваивания их значений переменным. Общий вид: А:= В , где знак ":=" означает команду заменить прежнее значение переменной, стоящей в левой части, на вычисленное значение выражения, стоящего в правой части.

Например: a:= (b+c) * sin(Pi/4); i:= i+1.

Команды ввода и вывода.

ввод имена переменных (ввод данных с клавиатуры)

вывод имена переменных, выражения, тексты. (вывод данных на экран)

Команды ветвления.

Данные команды обеспечивают в зависимости от результата проверки условия (да или нет) выбор одного из альтернативных путей работы алгоритма. Каждый из путей ведет к общему выходу, так что работа алгоритма будет продолжаться независимо от того, какой путь будет выбран.

Структура ветвление существует в четырех основных вариантах:

1. Командаесли - то;

если условие

то действия

2. Командаесли - то - иначе;

если условие

то действия 1

иначе действия 2

3. Командавыбор;

Выбор

при условие 1: действия 1

при условие 2: действия 2

. . . . . . . . . . . .

при условие N: действия N

4. Командавыбор - иначе.

Выбор

при условие 1: действия 1

при условие 2: действия 2

. . . . . . . . . . . .

при условие N: действия N

иначе действия N+1

Команды цикла.

Обеспечивает многократное выполнение некоторой совокупности действий, которая называется телом цикла.

Для организации циклов существуют две команды:

1. Цикл типа Пока - Предписывает выполнять тело цикла до тех пор, пока выполняется условие, записанное после слова пока .

нц пока условие

тело цикла

(последовательность действий)

кц

2. Цикл типа Для - Предписывает выполнять тело цикла для всех значений некоторой переменной (параметра цикла) в заданном диапазоне.

нц для i от i1 до i2

тело цикла

(последовательность действий)

кц

ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.

Любой алгоритм, как мы знаем, есть последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования - чем меньше детализация, тем выше уровень языка.

Язык программирования (алгоритмический язык) - набор правил, опреде­ляющих, какие последовательности символов составляют программу (синтаксические правила) и какие вычисления описывает программа (семантические правила).

Языки программированияимеют следующие характеристики:

• Уровень языка - характеризуется сложностью задач, решаемых с помощью этого языка.
• Мощность языка - характеризуется количеством и многообразием задач, алгоритмы решения которых можно записать, используя этот язык.
• Надежность - язык должен обеспечивать минимум ошибок при написа­нии программ. Более того, язык должен быть таким, чтобы неправильные программы было трудно писать.
• Удобочитаемост ь - легкость восприятия программ человеком. Это харак­теристика важна при коллективной работе, когда несколько человек работают с одними и теми же текстами программ.
• Полнота - характеризует способность описать класс задач в некоторой предметной области.
• Гибкость - характеризует легкость выражения необходимых действий.

По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования:

• машинные;
• машинно-оpиентиpованные (ассемблеpы);
• машинно-независимые (языки высокого уровня).

Машинные языки и машинно-ориентированные языки - это языки низкого уровня, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных. Языки же высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека.

Языки высокого уровня делятся на:

• процедурные (алгоритмические) (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов; для решения задачи процедурные языки требуют в той или иной форме явно записать процедуру ее решения;
• логические (Prolog, Lisp и др.) , которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания;
• объектно-ориентированные (Object Pascal, C++, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над нами. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче. Описание действительности в форме системы взаимодействующих объектов естественнее, чем в форме взаимодействующих процедур.

Создание программы для ЭВМ включает следующие стадии:

§ анализ;

§ проектирование;

§ программирование;

§ тестирование и отладка;

§ эксплуатация.

К сегодняшнему дню насчитывают шесть поколений языков программиро­вания. Каждое из последующих поколений по своей функциональной мощности качественно отличается от предыдущего.

• Первое поколение: Машинные языки. Появились в середине 40-х годов XX века.
• Второе поколение: Ассемблеры. Фактически это те же машинные языки, но более красиво "обернутые". Появились в конце 50-х годов XX века
• Третье поколение: Процедурные языки. Появились в начале 60-х годов XX века. К этому поколению относят универсальные языки высокого уровня, с помощью которых можно решать задачи из любых областей (например, Algol-60).
• Четвертое поколение: Языки поддержки сложных структур данных (напри­мер, SQL). Появились в конце 60-х годов XX века.
• Пятое поколение: Языки искусственного интеллекта (например, Prolog). Появились в начале 70-х годов XX века.
• Шестое поколение: Языки нейронных сетей (самообучающиеся языки). Исследовательские работы в этой области начались в середине 80-х годов XX века.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для того чтобы ЭВМ могла выполнить какую-либо задачу ей необходимо выполнить определенную программу. Программа должна быть написана по строгим правилам, в виде, доступной для обработки на ЭВМ Такой набор правил называется языком программирования или алгоритмическим языком. Зная общий принцип построения и написания программ на ЭВМ, можно решать практически любые задачи необходимые в работе по информационной обработке данных.