Язык программирования. Типы данных. Основные этапы разработки программ

1. 5. Язык программирования. Типы данных.
2. Основные этапы разработки программ

Первые компьютеры (ЭВМ) разрабатывались прежде все­го как вычислительные машины (операции над числами). Сегодня компьютеры позволя­ют обрабатывать информацию всех видов — текстовую, гра­фическую, числовую, мультимедийную. Для решения задачи на компьютере необходимо создать программу, т.е. последовательность команд, входящих в систему команд компьютера.

Языки программирования высокого уровня (ЯПВУ) — специальные искусственные языке, прибли­женные к обычному разговорному языку (английскому). Примеры таких языков: FORTRAN, Basic, Pascal, С. Боль­шинство языков высокого уровня универсальны, т. е. пред­назначены для решения широкого круга задач.

Первая цель создания ЯПВУ — облегчить создание про­грамм. Вторая цель — сделать программы переносимыми для новых типов компьютеров.

Поскольку компьютер (а точнее, его процессор) оперирует не конструкциями ЯПВУ, а двоичными командами, то пе­ред выполнением программа должна быть превращена в ма­шинный код. Выполняют эту операцию программы-трансля­торы.

В зависимости от порядка подготовки программы на языке высокого уровня к исполнению, трансляторы делятся на компиляторы и интерпретаторы.

Компилятор — это программа, автоматически преобразу­ющая (компилирующая) исходный код ЯПВУ в машинный код и создающая таким образом исполняемый файл. Он мо­жет быть запущен на исполнение операционной системой. В ОС Microsoft такие файлы могут иметь расширения ехе, com, dll.

Интерпретатор — это программа, преобразующая код ЯПВУ в машинный код шаг за шагом, т.е. каждая коман­да преобразуется интерпретатором и сразу выполняется компьютером, затем интерпретатор преобразует следую­щую команду, компьютер ее выполняет и т. д. (интерпретатор — «синхронный переводчик»). Недостаток интерпрета­торов — низкая скорость выполнения программ. Примеры: интерпретаторы языков Basic и Java Script. Для языка Basic в настоящее время существуют как интерпретаторы, так и компиляторы.

Типы данных

При решении задач на компьютере следует определить данные задачи и их типы. Данные — это информация, необ­ходимая для выполнения программы, представленная в формальном виде, который обеспечивает возможность ее хранения, обработки и передачи (англ. data).

Языки высокого уровня организуют обработку данных с помощью переменных.

Переменная — это именованная об­ласть оперативной памяти, в которой может храниться нуж­ная информация (данные). Способ хранения определяется типом переменной.

Константа — это именованное значение, которое остает­ся неизменным на протяжении всего времени выполнения программы. Числовая константа представляет собой ка­кое-либо число (7; 3.14), а сnроковая константа — произ­вольную строку ("количество учеников в группе").

В любом ЯПВУ переменные и константы характеризуют­ся своими типами.

Тип данных — это правила хранения и формат данных. Во время работы программы тип данных будет определять, каким образом данные будут извлекаться из оперативной памяти (ОП), интерпретироваться и сохра­няться в ОП. Например, величины 205 и -73 относятся к целочисленному типу и их можно складывать, вычитать, перемножать и делить. Величины "цвет" и "ОК" относятся к строковому типу, их можно сцеплять, но над ними нельзя выполнять арифметические операции.

Пример: В языкe Basic существуют следующие типы данных.

Массив — индексированный набор элементов одного типа1;

string (англ.) — ряд, последовательность, це­почка;

строка — последовательность символов.

Основные этапы разработки программ

Чтобы окончательный вариант программы работал правильно и содержал как можно меньше ошибок, програм­мисты придерживаются полного цикла разработки програм­мы, состоящего из шести базовых этапов:

1. Постановка и анализ задачи. Четкое определение за­дачи и наборов входных и выходных данных.

2. Разработка алгоритма. Определение зависимости между входными и выходными данными, создание процедуры их преобразования.

3. Разработка пользовательского интерфейса. Опреде­ление того, что пользователь должен видеть на экране, как будут вводиться данные, где и в каком формате бу­дут представлены выходные данные.

4. Написание программного кода. Преобразование алго­ритма в компьютерную программу на языке высокого уровня.

5. Тестирование и отладка программы. Тестирование -— прогон программы на наборе тестов, для которых изве­стен результат, с целью проверки правильности ее ра­боты. Отладка (debug) — процесс выявления и устра­нения ошибок в программе.

6. Составление документации. Подготовка документов, содержащих описание программы, включая техниче­ское задание, блок-схемы, предположения, список входных и выходных переменных (часто совмещается с программным кодом), руководства пользователя.