Мови програмування високого рівня

Дозволяють писати програми в формі, більш наближеній до звичайної мови. Програму, написаною мовою високого рівня, можна більш легко читати і модифікувати, і вони значно полегшують роботу програміста порівняно з написанням машинного коду. Для перекладу програм, написаних мовою високого рівня, в машинні коди, повинні існувати спеціальні програми. Такі програми називаються трансляторами.

Важливою особливістю мов високого рівня є їх відносна незалежність від машини. Це означає, що правила запису програм не залежать або мало залежать від особливостей конкретної машини. Тоді для перенесення програми на іншу машину програму не обов'язково переписувати заново, достатньо лише віддтранслювати її в коди, специфічні для цієї машини. В крайньому разі, зміни в програмі повинні бути мінімальними. Слід відмітити, що повна незалежність від машини буває не завжди, на практиці програми не завжди можна переносити без змін з машини на машину. Часто доводиться здійснювати доробки, інколи досить значні.

Кожна мова високого рівня повинна мати формальний опис. У цьому описі повинні бути визначені правила запису програмних конструкцій (синтаксис) і те, яким чином ці конструкції виконуються (семантика). Транслятори пишуться у відповідності до цього формального опису. Формальний опис надає розробникам трансляторів певну свободу, і транслятори можуть бути реалізовані по-різному. Кажуть про те, що мова високого рівня може мати різні реалізації. Різні реалізації мови можуть мати відмінності в синтаксисі. Тоді може виникати ситуація, коли один транслятор сприймає програму нормально, а інший видає повідомлення про помилку.

Об'єктно-орієнтоване програмування - це метод програмування, заснований на поданні програми у вигляді сукупності взаємодіючих об'єктів, кожен з яких є екземпляром певного класу, а класи є членами певної ієрархії наслідування. Програмісти спочатку пишуть клас, а на його основі при виконанні програми створюються конкретні об'єкти (екземплярів класів). На основі класів можна створювати нові, які розширюють базовий клас і таким чином створюється ієрархія класів.

На думку Алана Кея, розробника мови Smalltalk, якого вважають одним з «батьків-засновників» ООП, об'єктно-орієнтований підхід полягає в наступному наборі основних принципів:

· Все є об'єктами.

· Всі дії та розрахунки виконуються шляхом взаємодії (обміну даними) між об'єктами, при якій один об'єкт потребує, щоб інший об'єкт виконав деяку дію. Об'єкти взаємодіють, надсилаючи і отримуючи повідомлення. Повідомлення — це запит на виконання дії, доповнений набором аргументів, які можуть знадобитися при виконанні дії.

· Кожен об'єкт має незалежну пам'ять, яка складається з інших об'єктів.

· Кожен об'єкт є представником (екземпляром, примірником) класу, який виражає загальні властивості об'єктів.

· У класі задається поведінка (функціональність) об'єкта. Таким чином усі об'єкти, які є екземплярами одного класу, можуть виконувати одні й ті ж самі дії.

· Класи організовані у єдину деревоподібну структуру з загальним корінням, яка називається ієрархією успадкування. Пам'ять та поведінка, зв'язані з екземплярами деякого класу, автоматично доступні будь-якому класу, розташованому нижче в ієрархічному дереві.

·

Таким чином, програма являє собою набір об'єктів, що мають стан та поведінку. Об'єкти взаємодіють використовуючи повідомлення. Будується ієрархія об'єктів: програма в цілому — це об'єкт, для виконання своїх функцій вона звертається до об'єктів що містяться у ньому, які у свою чергу виконують запит шляхом звернення до інших об'єктів програми. Звісно, щоб уникнути безкінечної рекурсії у зверненнях, на якомусь етапі об'єкт трансформує запит у повідомлення до стандартних системних об'єктів, що даються мовою та середовищем програмування. Стійкість та керованість системи забезпечуються за рахунок чіткого розподілення відповідальності об'єктів (за кожну дію відповідає певний об'єкт), однозначного означення інтерфейсів міжоб'єктної взаємодії та повної ізольованості внутрішньої структури об'єкта від зовнішнього середовища (інкапсуляції).

ІІ. Поняття структурного програмування. Мітки та переходи. Процедури exit,break, continue.

За часів стихійного програмування хорошими програмістами вважали тих, хто створював досить хитромудрі програми, які займали мінімум часу та пам’яті при виконанні. Це було цілком природно, враховуючи тодішні можливості обчислювальної техніки. Результатом такого програмування виявлялись програми, які було важко (якщо взагалі можливо) зрозуміти іншим. Навіть автори таких програм з часом з трудом розуміли власне творіння. Внесення необхідних змін в таку програму робило ситуацію ще більш заплутаною. Подібні програми одержали назву BS-програм (це абревіатура від “bowl of spaghetti” – блюдо спагетті, бо саме так виглядала програма при спробі зобразити всі переходи між її операторами). Піонер структурного програмування Е. Дейкстра навіть проголосив, що “кваліфікація програміста обернено пропорційна кількості операторів безумовного переходу в його програмах”. Структурне програмування іноді називають “програмування без go to”, хоча це екстремальна точка зору. Насправді мова йде про те, щоб не використовувати оператори переходу без особливої необхідності. Перш за все структурне програмування мало своєю метою позбавитись від поганої структури в програмі. Ще однією метою було створення таких програм, які були б легко зрозумілими навіть без їх авторів, адже “програми пишуться для людей – комп’ютером вони лише обробляються”. Зміст цієї фрази полягає у тому, що трансляція і виконання програми будь-якої структури на комп’ютері дійсно не викликає ніяких труднощів. А от роботу по перевірці правильності програми, внесення виправлень і змін доводиться виконувати людині.

Отже, структурне програмування є технологією програмування, яка об’єднує способи складання добре структурованих надійних програм, зручних для читання і розуміння їх людиною, слідкування за логікою їх роботи, внесення до них виправлень та інших змін. Згідно з думкою Н.Вірта “структурізація є принциповим інструментом, яке допомагає програмісту систематично синтезувати складні програми, зберігаючи про них повне уявлення”.

Реалізація цих ідей заснована на таких принципах:

1) аналітичне (згори донизу) програмування;

2) структурне кодування, тобто використання лише базових елементів програми;

3) принцип модульності.

З точки зору структурного програмування, правильна програма – це програма, структура якої включає тільки базові елементи, і жоден з цих базових елементів не є недоступним і не допускає зациклювання. Правильна програма має тільки один вхід і тільки один вихід. В правильній програмі не повинно бути таких частин, які ніколи не виконуються.

Оператори break, continue і exit

Оператори break і continue використовуються лише в середині циклу.

Оператор break призначений для дострокового завершення циклу. При його виконані відбувається негайний вихід з циклу і перехід до виконання оператора, наступного за циклом. Оператор continue завершує інтеграцію циклу, здійснюючи перехід до кінця циклу. Наприклад:

flag:= False;

for var i:=1 to 10 do

begin

read(x);

if x<0 then continue; // пропуск інтеграції циклу

if x=5 then

begin

flag:= True;

break; // вихід з циклу

end;

end;

Використання операторів break і continue поза циклом помилкове.

Оператор exit призначений для негайного завершення процедури або функції. Наприклад:

function Analyze(x: integer): boolean;

begin

if x<0 then

begin

Result:= False;

exit

end;

...

end;

Виклик exit в розділі операторів основної програми приводить до її негайного завершення.

ІІІ. Графи та способи їх представлення. Способи обходу графа. Алгоритми на основі обходів графа.

Граф — це сукупність об'єктів із зв'язками між ними.

Об'єкти розглядаються як вершини, або вузли графу, а зв'язки — як дуги, або ребра. Для різних областей використання види графів можуть відрізнятися орієнтовністю, обмеженнями на кількість зв'язків і додатковими даними про вершини або ребра.

Велика кількість структур, які мають практичну цінність в математиці та інформатиці, можуть бути представлені графами. Наприклад, будову Вікіпедії можна змоделювати за допомогою орієнтованого графу, в якому вершини — це статті, а дуги (орієнтовані ребра) — посилання на інші статті.

Граф або неорієнтований граф — це впорядкована пара, для якої виконуються наступні умови:

— множина вершин або вузлів,

— множина пар (у випадку неорієнтованого графу — невпорядкованих) вершин, які називають ребрами.

(і так само) зазвичай вважаються скінченними множинами. Велика кількість результатів, отриманих для скінченних графів, невірна (або інша) для нескінченних графів. Це пов'язано з тим, що певний набір ідей стає хибним у випадку нескінченних множин.

Граф (геометричний граф) — це фігура на площині, яка складається з непорожньої скінченної множини V точок (вершин) і скінченної множини E орієнтованих чи не орієнтованих ліній (ребер), що з'єднують деякі пари вершин.