Контрольная работа по «Информатике и информационно-коммуникационным технологиям»

Тезис Тьюринга. Всякий алгоритм представим в форме машины Тьюринга. Согласно этому тезису, всякая вычислимая в интуитивном смысле функция вычислима с помощью некоторой машины Тьюринга. Принятие тезиса Тьюринга равносильно принятию тезиса Чёрча для частично рекурсивных функций.

 

Конспект 13. Языки программирования. Типы данных.

Языки программирования – искусственные языки. От естественных они отличаются ограниченным числом слов, значение которых понятно транслятору, и очень строгими правилами записи команд {операторов). Совокупность подобных требований образует синтаксис языка программирования, а смысл каждой команды и других конструкций языка — его семантику. Если язык программирования ориентирован на конкретный тип процессора и учитывает его особенности, то он называется языком программирования низкого уровня.

Языком самого низкого  уровня является язык ассемблера, который просто представляет каждую команду машинного кода, но не в виде чисел, а с помощью символьных условных обозначений, называемых мнемониками.

С помощью языков низкого  уровня создаются очень эффективные и компактные программы, так как разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора.

Языки программирования высокого уровня значительно ближе и понятнее человеку, нежели компьютеру. Особенности конкретных компьютерных архитектур в них не учитываются, поэтому создаваемые программы на уровне исходных текстов легко переносимы на другие платформы, для которых создан транслятор этого языка.

Разрабатывать программы  на языках высокого уровня с помощью понятных и мощных команд значительно проще, а ошибок при создании программ допускается гораздо меньше.

Языки программирования принято делить на пять поколений. В первое поколение входят языки, созданные в начале 50-х годов, когда первые компьютеры только появились на свет. Это был первый язык ассемблера, созданный по принципу одна инструкция – одна строка (FORTRAN (Фортран).

Расцвет второго поколения языков программирования пришелся на конец 50-х – начало 60-х годов. Тогда был разработан символический ассемблер, в котором появилось понятие переменной. Он стал первым полноценным языком программирования. Благодаря его возникновению заметно возросли скорость разработки и надежность программ. (COBOL (Кобол, Algol (Алгол).

Появление третьего поколения языков программирования принято относить к 60-м годам. В это время родились универсальные языки высокого уровня, с их помощью удается решать задачи из любых областей. Такие качества новых языков, как относительная простота, независимость от конкретного компьютера и возможность использования мощных синтаксических конструкций, позволили резко повысить производительность труда программистов.

С начала 70-х годов  по настоящее время продолжается период языков четвертого поколения. (Pascal (Паскаль), Basic (Бейсик). С (Си). Эти языки предназначены для реализации крупных проектов, повышения их надежности и скорости создания. Они обычно ориентированы на специализированные области применения, где хороших результатов можно добиться, используя не универсальные, а проблемно-ориентированные языки, оперирующие конкретными понятиями узкой предметной области. Как правило, в эти языки встраиваются мощные операторы, позволяющие одной строкой описать такую функциональность, для реализации которой на языках младших поколений потребовались бы тысячи строк исходного кода.

Рождение языков пятого поколения произошло в середине 90-х годов. (Java (Джава, Ява), С# (Си Шарп).)К ним относятся также системы автоматического создания прикладных программ с помощью визуальных средств разработки, без знания программирования. Главная идея, которая закладывается в эти языки, — возможность автоматического формирования результирующего текста на универсальных языках программирования (который потом требуется откомпилировать). Инструкции же вводятся в компьютер в максимально наглядном виде с помощью методов, наиболее удобных для человека, не знакомого с программированием.

Языки программирования для Интернета

С активным развитием  глобальной сети было создано немало реализаций популярных языков программирования, адаптированных специально для Интернета.

Все они отличаются характерными особенностями: языки являются интерпретируемыми, интерпретаторы для них распространяются бесплатно, а сами программы – в исходных текстах. Такие языки называют скрипт-языками.

HTML. Общеизвестный язык для оформления документов. Он очень прост и содержит элементарные команды форматирования текста, добавления рисунков, задания шрифтов и цветов, организации ссылок и таблиц. Все Wefr-страницы написаны на языке HTML или используют его расширения.

Perl. В 80-х годах Ларри Уолл разработал язык Perl. Он задумывался как средство эффективной обработки больших текстовых файлов, генерации текстовых отчетов и управления задачами

РНР. Расмус Лердорф, активно использовавший Рег/-скрипты, в 1995 году решил улучшить этот язык, упростив его и дополнив встроенными средствами доступа к базам данных.

Tcl/Tk. В конце 80-х годов Джон Аустираут придумал популярный скрипт-язык Tel и библиотеку Tk. В Tel он попытался воплотить видение идеального скрипт языка. Язык Tel ориентирован на автоматизацию рутинных процессов и состоит из мощных команд, предназначенных для работы с абстрактными нетипизированными объектами. Он независим от типа системы и при этом позволяет создавать программы с графическим интерфейсом.

VRML. В 1994 году был создан язык VRML для организации виртуальных трехмерных интерфейсов в Интернете. Он позволяет описывать в текстовом виде различные трехмерные сцены, освещение и тени, текстуры (покрытия объектов), создавать свои миры, путешествовать по ним, облетать со всех сторон, вращать в любых направлениях, масштабировать, регулировать освещенность и т. д.

XML. В августе 1996 года WWW-консорциум, ответственный за стандарты на Интернет-технологии, приступил к подготовке универсального языка разметки структуры документов, базировавшегося на достаточно давно созданной в /ВМтех-нологии SGML. Новый язык получил название XML. Сегодня он служит основой множества системных, сетевых и прикладных приложений, позволяя представлять в прозрачном для пользователей и программ текстовом виде различные аспекты внутренней структуры иерархически организованных документов. В недалеком будущем он может стать заменой HTML.

Типы  данных

Любые данные, используемые в программировании, имеют свои типы данных.

-Простые типы  данных.

-Структурированные  типы данных.

-Ссылочные  типы данных.

Простые типы данных

Простые, или атомарные, типы данных не обладают внутренней структурой. Данные такого типа называют скалярами. К простым типам данных относятся следующие типы: логический, строковый, численный.

Различные языки программирования могут расширять и уточнять этот список, добавляя такие типы как: целый, вещественный, дата, время, денежный, перечислимый, интервальный и т.д.…

Конечно, понятие атомарности  довольно относительно. Так, строковый  тип данных можно рассматривать  как одномерный массив символов, а целый тип данных - как набор битов. Важно лишь то, что при переходе на такой низкий уровень теряется семантика (смысл) данных. Если строку, выражающую, например, фамилию сотрудника, разложить в массив символов, то при этом теряется смысл такой строки как единого целого.

Структурированные типы данных. Структурированные типы данных предназначены для задания сложных структур данных. Структурированные типы данных конструируются из составляющих элементов, называемых компонентами, которые, в свою очередь, могут обладать структурой. В качестве структурированных типов данных можно привести следующие типы данных: массивы, записи (структуры).

Общим для структурированных  типов данных является то, что они  имеют внутреннюю структуру, используемую на том же уровне абстракции, что и сами типы данных.

При работе с массивами  или записями можно манипулировать массивом или записью и как  с единым целым (создавать, удалять, копировать целые массивы или  записи), так и поэлементно. Для  структурированных типов данных есть специальные функции - конструкторы типов, позволяющие создавать массивы или записи из элементов более простых типов.

Работая же с простыми типами данных, например с числовыми, мы манипулируем ими как неделимыми целыми объектами. Чтобы «увидеть», что числовой тип данных на самом деле сложен (является набором битов), нужно перейти на более низкий уровень абстракции..

Ссылочные типы данных. Ссылочный тип данных (указатели) предназначен для обеспечения возможности указания на другие данные. Указатели характерны для языков процедурного типа, в которых есть понятие области памяти для хранения данных. Ссылочный тип данных предназначен для обработки сложных изменяющихся структур, например деревьев, графов, рекурсивных структур.

Типы  данных, используемые в реляционной модели. Собственно, для реляционной модели данных тип используемых данных не важен. Требование, чтобы тип данных был простым, нужно понимать так, что в реляционных операциях не должна учитываться внутренняя структура данных. Конечно, должны быть описаны действия, которые можно производить с данными как с единым целым, например, данные числового типа можно складывать, для строк возможна операция конкатенации и т.д.

 

Конспект 14. Основные этапы разработки программ

Этапы разработки программ:

• Постановка задачи
• Формулировка и анализ физической задачи
• Составление математической модели
• Составление алгоритма задачи
• Создание программы
• Составление текста программы
• Ввод текста программы в компьютер
• Синтаксическая отладка программы
• Тестирование и семантическая отладка
• Документирование программы
• Запуск готовой программы и анализ полученных результатов

1 .Постановка задачи

Это этап разбора задачи по кусочкам, для упрощения написания программы. Его ещё называют математическим этапом.

1.1 Формулировка и анализ физической задачи

Формулировка  задачи – это само её объявление, её постановка.

Но просто формулировка ничем не поможет программистам. Для этого и существует второй подэтап – это анализ задачи.

Анализ  задачи – это подробный просмотр задачи с определением и выявлением входной и выходной информации. (Входная информация по задаче — это данные, поступающие на вход задачи и используемые для её решения. Выходная информация – это результат.)

После проведения анализа  поставленной задачи программисту более или менее понятно, с какими проблемами ему придется столкнуться.

1.2 Составление  математической модели

Математическая модель - система уравнений и концепций, используемых для описания и прогнозирования  данного феномена или поведения  объекта. Математические модели находят как практическое, так и теоретическое применение (иногда одновременно). Практические задачи, в которых используются математические модели, включают создание новых материалов, предсказание погоды, проверку прочности мостов, самолетов и тому подобного

Математическая модель в программировании – это система математических соотношений, приближенно отражающий сформулированную задачу. И она позволяет осуществить предварительный выбор оптимальных вариантов решений по определенным критериям.

 Составление алгоритма задачи. Алгоритм – описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

У алгоритма есть 2 обязательных условия:

• Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной человеку, который его разрабатывает.
• Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной тому объекту (в том числе и человеку), который будет выполнять описанные в алгоритме действия.

Так же у алгоритмов есть свойства:

Дискретность, т. е. алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке.

Детерминированность, т. е. любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае.

Конечность, т. е. каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения.

Массовость, т. е. один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными.

Результативность, т. е. отсутствие ошибок, алгоритм должен приводить к правильному результату для всех допустимых входных значениях.

Существует несколько видов алгоритмов:

Линейный алгоритм (описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке);

Циклический алгоритм (описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено условие);

Разветвляющий алгоритм (алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий);

Создание программы

Процесс создание программы, а точнее разработка программного обеспечения  – это второй этап создания программы.