Файл: Основы программирования на языке Pascal (Классификация языков программирования. Описание языка Pascal).pdf

Современный мир подразумевает неизмеримое разнообразие во всех сферах жизни – в сфере деятельности, в недвижимости, в используемых гаджетах. Такое же разнообразие сложилось на сегодняшний день и в языках программирования.

Программирование, являясь неотъемлемой частью современных технологий, подразумевает грамотное использование языка программирования. Pascal является т. н. «отцом» всех языков программирования – на его основе изучаются другие, более сложные и изощренные языки. Таким образом, Pascal является неотъемлемым и фундаментальным шагом на пути к освоению программирования.

Цель работы – изучение основ программирования на языке Pascal. Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:

рассмотреть историю создания языков программирования;
проанализировать понятие и сущность языков программирования;
привести классификацию языков программирования и кратко описать язык Pascal;
охарактеризовать основы программирования на языке Pascal;
подвести итоги исследования.

Объект исследования – язык программирования Pascal, предмет исследования – основы программирования на языке Pascal.

Теоретическая база исследования – научные труды таких исследователей проблемы, как Голицына О. Л., Карпов В. Я., Потопахин В. В., Фаронов В. В. И др.

В структуру работы включены введение, заключение и список использованной литературы, а также две главы, по два параграфа в каждой.

Глава 1. Языки программирования

1.1 История создания языков программирования

Энергичное развитие новых языков программирования началось сразу же после появления первых компьютеров на электронных лампах. В то время компьютеры стоили немало. Приобретение единственного экземпляра обходилось в десятки, а то и сотни раз дороже, чем стоимость разработки любой программы. Для такой машины требовался высокоэффективный код, который вручную составлялся на Ассемблере.

Лишь в 50–е годы, для личных нужд фирмы IBM был разработан первый алгоритмический язык. Его назвали FORTRAN. Разумеется, к тому времени уже было несколько наработок языков, преобразующих в машинных код арифметические выражения, но именно создание FORTRAN'а считается отсчетом новой эры – переходом на парадигму алгоритмических языков. Что он мог? Он позволял проводить расчеты только при помощи записи алгоритма с применением операторов ввода/вывода и условных. Первоначально язык создавался специально для вычислительной системы IBM 407. Но популярность FORTRAN'а привела к тому, что даже производители других архитектур стали выпускать собственные трансляторы. Вследствие этого, в 1966 году был выпущен общий стандарт FORTRAN 66^[1].

Уже в конце 50–х гг. появилась хорошая альтернатива FORTRAN'у. Питер Наур разработал алгоритмический язык, независимый от архитектуры. Его назвали ALGOL. В данном случае, разработчики также постарались расширить возможности языка, максимально приблизив систему обозначений к математической.

В начале 60–х гг. производители IBM представили не особо популярный язык PL/I. Он работал с архитектурой IBM 360 и служил своеобразным расширением FORTRAN'а при помощи некоторых средств языка COBOL. Первый язык, в котором было введено понятие класса – Simula–67. Его создали Дал и Найард в конце 60–х.

70–е гг. произвели на свет Pascal. Он быстро завоевал массовую популярность. Чуть позже миноборона США начала разработку языка высокого уровня. Проект разрабатывали 4 независимые группы, причем выработка требований и спецификаций проводилась на основе языка Pascal. Получившийся продукт был выпущен уже в начале 80–х, он получил название Ada.

70–е гг. также подарили нам универсальный язык C. Его авторами были Кен Томпсон и Денис Ритчи. Язык пользовался повышенной популярностью у системных программистов, перво ядро ОС UNIX было разработано именно на нем. В 1982 году стандарт C поступил в разработку в ANSI, получившийся вариант был принят в 1990 году. На основе этого языка были разработаны современные языки Java и C++^[2].

Помимо языков, работающих с алгоритмами, свое развитие получили и языки другой направленности. Для обработки деловой информации был разработан COBOL, языками искусственного интеллекта считаются Prolog и LISP. Кроме того, последний широко применяется и в теории игр.

С переходом на персональные компьютеры, языки программирования превратились в отдельную часть сред разработки. Сейчас существуют даже языки, применяемые в офисных программах – например, VBA^[3].

1.2 Понятие и сущность языков программирования

Процесс работы компьютера заключается в выполнении программы, то есть набора вполне определённых команд во вполне определённом порядке. Машинный вид команды, состоящий из нулей и единиц, указывает, какое именно действие должен выполнить центральный процессор. Значит, чтобы задать компьютеру последовательность действий, которые он должен выполнить, нужно задать последовательность двоичных кодов соответствующих команд. Программы в машинных кодах состоят из тысячи команд. Программист должен помнить комбинацию нулей и единиц двоичного кода каждой программы, а также двоичные коды адресов данных, используемых при её выполнении. Гораздо проще написать программу на каком–нибудь языке, более близком к естественному человеческому языку, а работу по переводу этой программы в машинные коды поручить компьютеру. Так возникли языки, предназначенные специально для написания программ, – языки программирования.

Язык программирования представляет собой специализированный язык, на котором осуществляется написание команд для управления электронной вычислительной машиной. Первоначально языки программирования создавались с целью упрощения программного взаимодействия человека с компьютером. При этом необходимо было учесть, что написанные программы должны корректно и грамотно транслироваться в машинный код, который будет для него понятен и будет им выполняться. Сегодня языки программирования условно подразделяются на языки высокого и низкого уровня^[4].

К языкам низкого уровня относятся такие языки программирования, которые предназначены для определенного типа вычислительной машины и отражают ее внутренний машинный код. Языки низкого уровня также известны как машинно-ориентированные языки программирования. Они сложны для конвертации и использования на электронных машинах с различными центральными процессорами. При этом данные языки также сложны для изучения, так как оно требует владения знаниями о принципах внутренней работы компьютера.

Язык высокого уровня – это язык программирования, предназначенный для удовлетворения требований программиста; он не зависит от внутренних машинных кодов компьютера любого типа. Языки высокого уровня используют для решения проблем и поэтому их часто называют проблемно–ориентированными языками. Каждая команда языка высокого уровня эквивалентна нескольким командам в машинных кодах, поэтому программы, написанные на языках высокого уровня, более компактны, чем аналогичные программы в машинных кодах.

Создатели языков по–разному толкуют понятие язык программирования. Среди общин мест, признаваемых большинством разработчиков, находятся следующие:

Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами^[5].

Задача: язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека компьютеру, в то время как естественные языки используются лишь для общения людей между собой. В принципе, можно обобщить определение «языков программирования» – это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

Исполнение: язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало уже более двух с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число пополняется новыми. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

Но создать язык, удобный для написания программ, недостаточно. Для каждого языка нужен свой переводчик. Такими переводчиками являются специальные программы–трансляторы.

Транслятор – это программа, предназначенная для перевода программы, написанной на одном языке программирования, в программу на другом языке программирования. Процесс перевода называется трансляцией. Тексты исходной и результирующей программ находятся в памяти компьютера.Примером транслятора является компилятор^[6].

Компилятор– это программа, предназначенная для перевода программы, написанной на каком–либо языке, в программу в машинных кодах. Процесс такого перевода называется компиляцией.

Компилятор создаёт законченный результат – программу в машинных кодах. Затем эта программа выполняется. Откомпилированный вариант исходной программы можно сохранить на диске. Для повторного выполнения исходной программы компилятор уже не нужен. Достаточно загрузить с диска в память компьютера откомпилированный в предыдущий раз вариант и выполнить его.

Существует другой способ сочетания процессов трансляции и выполнения программы. Он называется интерпретацией. Суть процесса интерпретации состоит в следующем. Вначале переводится в машинные коды, а затем выполняется первая строка программы. Когда выполнение первой строки окончено, начинается перевод второй строки, которая затем выполняется и так далее. Управляет этим процессом программа–интерпретатор^[7].

Интерпретатор – это программа, предназначенная для построчных трансляции и выполнения исходной программы. Такой процесс называется интерпретацией.

В процесс трансляции входит проверка исходной программы на соответствие правилам используемого в ней языка. Если в программе обнаружены ошибки, транслятор вводит сообщение о них на устройство вывода (обычно, на экран дисплея).

Интерпретатор сообщает о найденных им ошибках после трансляции каждой строки программы. Это значительно облегчает процесс поиска и исправления ошибок в программе, однако существенно увеличивает время трансляции. Компилятор транслирует программу намного быстрее, чем интерпретатор, но сообщает о найденных им ошибках после завершения компиляции всей программы. Найти и исправить ошибки в этом случае труднее. Поэтому интерпретаторы рассчитаны, в основном, на языки, предназначенные для обучения программированию, и используются начинающими программистами. Большинство современных языков предназначены для разработки сложных пакетов программ и рассчитаны на компиляцию^[8]. Иногда один и тот же язык может использовать и компилятор, и интерпретатор. К числу таких языков относится, например, Бейсик.

Глава 2. Основы программирования на языке Pascal

2.1 Классификация языков программирования. Описание языка Pascal

Сегодня известно несколько классификаций языков программирования. Для удобства разобьем на несколько групп:

Во–первых это машинно–ориентированные языки, т.е. языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей электронно-вычислительной машины (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно–ориентированные языки позволяют использовать все возможности и особенности машинно–зависимых языков:

высокое качество создаваемых программ (компактность и скорость выполнения);
возможность использования конкретных аппаратных ресурсов;
предсказуемость объектного кода и заказов памяти;
для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенности функционирования данной ЭВМ;
трудоемкость процесса составления программ ( особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного от появления ошибок;
низкая скорость программирования;
невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМ других типов^[9].

Машинно–ориентированные языки по степени автоматического программирования подразделяются на классы.