Процесс, описываемый структурой следования, называется линейным

Стрелки устанавливаются в конце пути. За основные направления приняты слева – направо и сверху – вниз, в этих случаях стрелки не ставятся.

Блоки схемы имеют сквозную нумерацию сверху – вниз и слева – направо.

1.5. Базовые алгоритмические структуры

Алгоритм любой сложности может быть представлен комбинацией трёх базовых структур:

- следование;

- ветвление;

- повторение (цикл).

Структура "следование" означает, что несколько операторов должны быть выполнены последовательно друг за другом и только один раз за время выполнения данной программы.

Например, вычислить

Процесс, описываемый структурой следования, называется линейным.

Совокупность базовых структур " следование " называется линейным алгоритмом.

Структура "ветвление" разделяет последовательность действий на 2 направления в зависимости от итога заданного условия.

Например, вычислить

Алгоритм, в состав которого входит структура " ветвление " называется разветвляющимся.

Структура " повторение" обеспечивает повторное выполнение одного или группы операторов – цикл. Эта группа операторов называется телом цикла .

Различают две разновидности этой структуры:

"цикл - пока" и

"цикл - до".

В "цикле – пока" условие проверяется перед выполнением операторов тела цикла и в зависимости от результата проверки, тело цикла может вовсе не выполняться.

Например, вычислить значения функции z = cos(x) × sin(a), если параметр а изменяется в заданных пределах от 0,1 до 1 с шагом 0,2.

В "цикле – до" тело цикла выполняется всегда, а потом уже проверяется условие.

Например: вычислить сумму бесконечного ряда с точностью до10^-4, при x=2

Алгоритм, в состав которого входит структура "цикл" называется циклическим.

Общая схема организации алгоритма циклической структуры, когда параметр цикла заранее определен.

Например: вычислить конечную сумму (или произведение)

Параметр цикла – это переменная (индекс), которая изменяется (с шагом) при каждом новом выходе на повторение.

Циклы могут содержать внутри себя другие циклы. Такие структуры называются вложенными. Например, вычисление конечных сумм и произведений

1.6. Методы алгоритмизации задач

Реальные алгоритмы представляют собой совокупность всех рассмотренных базовых структур. Наиболее часто употребляются:

- линейные вычисления,

- ветвления,

- выбор из большого количества альтернатив одно,

- циклы, (вложенные циклы),

- подпрограммы.

Задача 3. Вычислить значения функции

, в диапазоне изменения x от 0 до 3 с шагом 0.5. Будем использовать алгоритмическую структуру – цикл "до", на языке С# фрагмент программы имеет следующий вид: ..... double y=0, x=0; { do if (x>1) y=sin(x); else y=cos(x); Console.WriteLine("x={0,4:f} y={1,4:f}", x, y); x:=x+0.5; while x<3; } .....

2. Основы программирования

2.1. Машинный код процессора

Процессор – это большая интегральная схема, содержащая миллионы компонент:

- триггеры для запоминания битов данных,

- вентили для выполнения операций.

Для управления компонентами применяются управляющие сигналы, имеющие два уровня – низкий и высокий.

Множество управляющих сигналов можно связать с набором 0 и 1, которые можно интерпретировать, как число. Например, 0110001100110101.

Программа, с которой работает процессор, это последовательность чисел, называемая машинным кодом.

2.2. Программа на языке программирования

Машинные коды трудно воспринимаются человеком. Поэтому люди составляют программу на удобном для себя языке (высокоуровневом).

Программирование на естественном человеческом языке (метаязыке) может использоваться только на этапе составления алгоритма.

Автоматически перевести такую программу в машинный код нельзя из-за неоднозначности естественного языка.

2.3. Трансляторы

Программа на языке программирования для выполнения требует преобразования высокого уровня в машинные коды. Это выполняют трансляторы.

Виды трансляторов:

- компилятор,

- интерпретатор.

Компилятор преобразует всю программу в машинные коды.

Достоинства компилятора:

- Транслированная программа может исполняться безкомпилятора.

- При трансляции может использоваться технология оптимизации.

- Скорость работы компилированной программы в сотни раз выше, чем интерпретируемой.

Недостатки компилятора:

- Трудоемкость программирования.

- Сложность тестирования и отладки.

- Сложность остановки.

Интерпретатор сразу выполняет команды языка, указанные в тексте программы. Команды транслируются и исполняются последовательно поштучно.

Достоинства интерпретатора:

- Постоянный контроль среды программирования.

- Удобства тестирования и отладки.

- Легкость остановки.

Недостатки интерпретатора:

- Транслированная программа не может исполняться без интерпретатора.

- При трансляции не может автоматически использоваться оптимизация.

- Скорость работы интерпретируемой программы в сотни раз ниже, чем компилируемой.

2.4. Классификация языков программирования

ЭВМ исполняет программу в машинных кодах. А составляют программу люди на удобном для себя языке.

Различают языки:

- низкого уровня (машинно-ориентированные),

- высокого уровня.

Языки высокого уровня бывают:

- процедурно-ориентированные. Содержат набор универсальных команд;

- проблемно - ориентированные. Имеют команды узкого назначения;

- объектно - ориентированные. Программирование на уровне объектов;

- событийно - ориентированные. Программирование на уровне событий;

- визуальные. Поддерживают визуальное программирование;

- комплексные. Поддерживают многие из перечисленных свойств.

Различают пять поколений языков программирования:

1. Начало 1950-х годов. Язык Ассемблера. Его принцип "Одна инструкция – одна строка". Инструкция на языке однозначно соответствует машинному коду команды.

2. Начало 1950-х – конец 1960-х годов. Язык символического Ассемблера. В нем появилось понятие переменной.

3. 1960-е годы. Универсальные языки программирования.

4. С начала 1970-х годов до настоящего времени. Проблемно-ориентированные языки для создания проектов в узкой предметной области.

5. С середины 1990-х годов до настоящего времени. Языки с автоматизацией программирования. Примеры – языки визуального программирования.

2.5. Языки низкого уровня

Язык	Расшифровка
Assembler	Ассемблер
Macro Assembler	Макро Ассемблер

2.6. Языки высокого уровня

Язык	Расшифровка	Примечание
Fortran	Formula Translator	От слов - транслятор формул.
BASIC	Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code	Многоцелевой мнемокод для начинающих. Создан в 1960-е годы.
Visual Basic	Визуальный BASIC	Язык 5-го поколения. Его версия – рабочий язык пакета Microsoft Office.
Cobol	Common Business Oriented Language	Язык для задач в экономике бизнесе.
Algol	Algorithmic Language	Создан для описания алгоритмов. Не получил широкого распространения.
Pascal		Универсальный язык. Создан в 1970-х годах. Один из часто применяемых.
С		Язык для системного программирования. Создан в 1970-х годах компанией Bell.
С++		Объектно-ориентированное расширение С++. Создан в 1980 году Страуструпом.
С#	С шарп	Многоплатформенная версия С++
Java		Модификация С для Internet. В нем удалены низкоуровневые возможности языка С.
Delphi		Универсальный язык. Создан в 1990-х годах. Предназначен для работы с объектами.

3.0. Интегрированная среда разработки (ИСР) Visual C# 2010 Express

3.1. Основные характеристики.

ИСР Visual C# позволяет создавать, компилировать, тестировать и редактировать проект в единой среде программирования. ИСР входит в комплект языка C#.

ИСР Visual C# – это комбинация нескольких технологий:

– Высокопроизводительный компилятор C# в машинный код;

– Объектно-ориентированная модель компонент (основные объекты, которые группируются в классы);

– Визуальное построение приложений;

– Мощный отладчик для поиска и устранения ошибок;

– Имеются средства для построения БД. Приложение можно использовать как для локального, так и для клиент - серверного вариантов.

Язык программирования C# предназначен для:

– профессионалов - разработчиков информационных систем;

– пользователей - для быстро решения своих задач.

Запуск Visual C# 2010 Express:

– с помощью Главного меню или

– двойным щелчком по пиктограмме Visual C#.

Основной экран среды:

Окно список ошибок

Начальная страница

Обозреватель решений

Панель инструментов

Строка меню

Главное окно содержит:

Строка заголовка с именем ИСР (Microsoft Visual C# 2010 Express выпуск).

Строка главного меню ИСР.

Панели инструментов для быстрого выполнения часто используемых команд

В центре могут размещаться основные окна (на вкладках, если их несколько):

Начальная страница.

Дизайнеры.

Редакторы кода.

Свойства.

Слева размещается панель элементов с компонентами.

Справа размещаются:

Обозреватель решений.

Окно классов.

Внизу размещается окно «Список ошибок».

Окно «Начальная страница» содержит вложенные поля:

Создать проект

Открыть проект

Последние проекты.

Последние новости (при подключенном Интернете).

Начало работы.

Приветствие.

Обучение.

Обновление.

ИСР Visual C# 2010 Express является однодокументной средой, то есть позволяет работать только с одним проектом.

ИСР позволяет создавать решения, включающие набор проектов. Мы будем работать с проектами двух типов:

Консольное приложение (Console Application) – под операционную систему MS DOS с символьным интерфейсом.

Для его создания используется команда (Файл \ Создать проект \ Консольное приложение \ ОК).

Консоль – это монитор и клавиатура. Консольное приложение позволяет использовать маломощные компьютеры, отличается малыми размерами и ограниченными функциональными возможностями.

Приложение (Application) – под операционную систему Windows с графическим интерфейсом.

Для его создания используется команда (Файл \ Создать проект \ Приложение Windows Forms \ ОК).

Приложение позволяет использовать все функциональные возможности операционной системы Windows, требует мощный компьютер, отличается большими размерами исполняемого файла.

3.2. Консольное приложение

Консольное приложение создается при выборе его в диалоговом окне командой Файл \Создать проект \Консольное приложение \ОК.

Среда Visual C# 2010 Express формирует в редакторе кода заготовку для проекта.

В Окне Редактора кода размещены:

– Шаблон кода, который формируется ИСР автоматически (эти строки редактированию не подлежат!).

– По умолчанию среда предлагает проекту заголовок ConsolApplication1.Program.

– В строках модули using указаны ссылки на модули, подключаемые к программе.

– В операторные скобки {..} (строка 12) вводятся разделы объявлений переменных, констант, типов, необходимые для решения задачи, а также код, определяющий выполняемые проектом функции.

3.3. Сохранение проекта

Выполняется командой Файл \ Сохранить все. В диалоговом окне «Сохранить проект» с помощью кнопки Обзор на дереве папок отыскать нужную папку, открыть ее и вести Имя проекта в одноименное поле Имя, а в поле Имя решения ввести имя папки, где сохраняется проект. Нажать на кнопку Сохранить. В строке заголовка проекта отобразится имя папки размещения проекта, а в обозревателе решений изменится имя проекта

3.3. Структура папок при сохранении консольного приложения

Проект сохраняется в структуре папок:

Решение P11 Z1 Properties Ссылки Bin Debug Release Obj Debug Release

Папка решения Папка проекта Папка свойств Папка ссылки на модули Папка двоичных файлов Папка файлов отладки Папка файлов выпуска Папка объектных файлов Папка файлов отладки Папка файлов выпуска

Файлы проекта располагаются в одном каталоге P11.

Для каждого нового проекта целесообразно создавать отдельный каталог (P11).

Исполняемые (Bin) и объектные (Obj) файлы образуются при компиляции (построении) проекта.

3.5. Компиляция

Компиляция – это процесс преобразования исходной программы, написанной на языке высокого уровня (ЯВУ), в исполняемую программу.

Процесс компиляции состоит из двух этапов:

– Проверка текста программы на отсутствие синтаксических ошибок (отладка);

– Генерация исполняемой программы (exe-файл).

В результате компиляции ИСР создает исполняемый файл Project.exe. (Z1.exe)

Возможны два режима отладки:

Команда Отладка \ Начать отладку создает файлы, размещающиеся в папках Debug (отладка). Построение в режиме отладки, в компонуемые файлы включаются символы отладки, режим оптимизации исключается. Это может увеличить размеры файлов.

Команда Отладка \ Построить решение размещает файлы в папках Release (выпуск). В компонуемые файлы символы отладки не включают, и компилятор использует режим оптимизации кода (например, исключает не использованные переменные). Это может уменьшить размеры файлов.

Компиляция может быть выполнена на любой стадии разработки проекта.

Имя приложения совпадает с именем файла проекта. А само приложение является автономным.

При компиляции проекта создается сборка, сохраняемая на диске как управляемый файл Z1.exe. Из сборки при исполнении генерируется исполняемый бинарный файл, который исполняется на лету.

3.6. Запуск проекта

Запускать проект можно:

– из ИСР Visual C# 2010 Express командой начать отладку или кнопкой