Алгоритмизация и программирование решения задач на процедурно-ориентированном языке Pascal

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Прогресс компьютерных технологий определил процесс появления новых разнообразных знаковых систем для записи алгоритмов — языков программирования. Смысл появления такого языка — оснащенный набор вычислительных формул дополнительной информации, превращает данный набор в алгоритм.

Один из самых старых языков программирования Фортран был создан в 50-х гг. нашего века. Фортран и подобные ему языки программирования (Алгол, ПЛ/1) предназначались для решения вычислительных задач, возникающих в математике, физике, инженерных расчетах, экономике и т. п. Эти языки в основном работают с числами.

Фортран — один из первых и наиболее удачных компиляторов, разработанный фирмой IBM. Дословно, название языка FORmulae TRANslation -преобразование формул. Фортран был создан профессором Дж. Буксом и группой американских специалистов в области программирования в 1954 году.

Достоинством Фортрана является простая структура, как самого языка, так и предназначенных для него трансляторов.

Фортран был задуман для использования в сфере научных и инженерно-технических вычислений. Однако на этом языке легко описываются задачи с разветвленной логикой (моделирование производственных процессов, решение игровых ситуаций и т. д.), некоторые экономические задачи и особенно задачи редактирования (составление таблиц, сводок, ведомостей и т. д.).

Модификация языка Фортран, появившиеся в 1958 году, получила название Фортран II и содержала понятие подпрограммы и общих переменных для обеспечения связи между сегментами.

В 1962 году был создан Фортран IV, который наиболее популярен в настоящее время. Язык Фортран до сих пор продолжает развиваться и совершенствоваться, оказывая влияние на создание и развитие других языков. Например, Фортран заложен в основу Basic — диалогового языка, очень популярного для решения небольших задач, превосходного языка для обучения навыкам использования алгоритмических языков в практике программирования.

Второй по старшенству язык программирования Лисп (List Information Symbol Processing), его создал Дж. Маккарти в 1962 г. скорее для работы со строками символов, чем для работы с числами. Это особое предназначение Лиспа открыло для программистов новую область деятельности, известную ныне, как «искусственный интеллект». В настоящее время Лисп успешно применяется в экспертных системах, системах аналитических вычислений и т. п.

Обширность области возможных приложений Лиспа вызвала появление множества различных диалектов Лиспа. Это легко объяснимо: применение Лиспа для понимания естественного языка требует определенного набора базисных функций, отличных, например, от используемого в задачах медицинской диагностики.

Существование множества различных диалектов Лиспа привело к созданию в начале 80-х гг. Common LISP Комитета, который должен был выбрать наиболее подходящий диалект Лиспа и предложить его в качестве основного. Этот диалект, выбранный Комитетом в 1985 г., получил название Common LISP. В дальнейшем он был принят в университетах США, а также многими разработчиками систем искусственного интеллекта, в качестве основного диалекта языка Лисп.

Язык программирования Лисп существенно отличается от других языков программирования, таких, как Паскаль, Си и т. п. Работа с символами и работа с числами как с основными элементами требует разных способов мышления.

Первоначально Лисп был задуман как теоретическое средство для рекурсивных построений, а сегодня он превратился в мощное средство, обеспечивающее программиста разнообразной поддержкой, позволяющей ему быстро строить прототипы весьма и весьма серьезных систем.

В 1964 г. Был разработан язык Basic, как язык обучения программированию. Бейсик является общепринятым акронимом от" Beginner’s All-purpose Symbolic Insruction Code" (BASIC) — Многоцелевой Символический Обучающий Код для Начинающих" .

Вскоре как обучаемые, так и авторы программ обнаружили, что Бейсик может делать практически все то, что делает скучный неуклюжий Фортран. А так как Бейсику было легко обучиться и легко с ним работать, программы на нем писались обычно быстрее, чем на Фортране. Бейсик был также доступен на персональных компьютерах, обычно он встроен в ПЗУ. Так Бейсик завоевал популярность. Интересно, что спустя 20 лет после изобретения Бейсика, он и сегодня самый простой для освоения из десятков языков общецелевого программирования.

C появлением транслятора QuickBasic фирмы Microsoft разработчики получили возможность строить на Бейсике приложения из раздельно откомпилированных модулей, некоторые из которых могут быть написаны на других языках. Теперь, как и в случае других ведущих языков программирования, разработчик имеет выбор из нескольких промышленных библиотек подпрограмм, которые содержат готовые решения для распространенных задач программирования.

Один из языков программирования, созданных в России — Рефал, разработанный в 1966 г. ИПМ АН СССР. Этот язык прост и удобен для описания манипуляций над произвольными текстовыми объектами.

Рефал широко применяется при разработке трансляторов с алгоритмических языков как универсальных и проблемно — ориентированных, так и автокодов. Кроме использования в задачах трансляции, Рефал имеет такие важные сферы применения, как машинное выполнение громоздких аналитических выкладок в теоретической физике и прикладной математике; проектирование «умных» информационных систем, осуществляющих нетривиальную логическую обработку информации; машинное доказательство теорем; моделирование целенаправленного поведения; разработка диалоговых обучающих систем; исследования в области искусственного интеллекта и т. п.

Программирование на Рефале имеет специфику, связанную, прежде всего, с тем, что Рефал является языком функционального типа в отличие от обычных операторных языков типа Алгол, Фортран и т. д. Если программа на операторных языках — ни что иное, как совокупность приказов-операторов, то программа на Рефале представляет собой по существу описание связей и отношений между определенными понятиями.

Еще один из языков программированияПролог. Это язык, предназначенный для поиска решений. Это декларативный язык, то есть формальная постановка задачи может быть использована для ее решения. Пролог определяет логические отношения в задаче, как отличные от пошагового решения этой задачи.

Центральной частью Пролога являются средства логического вывода, которые решают запросы, используя заданное множество фактов и правил, к которым обращаются как к утверждениям. Пролог также не имеет деления переменных на типы и может динамически добавлять правила и факты к средствам вывода. Таким образом, это гибкий язык, и он более пригоден для объектно-ориентированного расширения, чем язык со строго заданными типами, например, Паскаль. Пролог ++ представляет собой дополнение к стандартному Прологу.

Пролог ++ можно отнести к группе гибридных языков, представителями которой считаются Object Pascal и C++. Расширение Пролог ++ поддерживает все свойства, присущие обычно объектно-ориентированным языкам: концепции объектов и классов, единичное и многократное наследование, разбиение на подклассы и передачу сообщений. Поддерживаются также некоторые усовершенствованные свойства, существующие в таких языках, как C++ и Smalltalk, включая общие и частные методы.

Большой популярностью в наше время пользуется язык программирования Си. Си — это язык программирования общего назначения, хорошо известный своей эффективностью, экономичностью, и переносимостью. Указанные преимущества Си обеспечивают хорошее качество разработки почти любого вида программного продукта. Использование Си в качестве инструментального языка позволяет получать быстрые и компактные программы. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке ассемблера. При этом они имеют лучшую наглядность и их более просто сопровождать. Си сочетает эффективность и мощность в относительно малом по размеру языке.

Еще один популярный язык программирования — Turbo Pascal. Паскаль — язык программирования, созданный в конце 60-х годов (1967;1968 гг.) швейцарским профессором Николаусом Виртом специально для обучения программированию. Стандарт языка был разработан учёным в 1974 г. совместно с Кетлин Дженсен. Название языку было дано в честь выдающегося французского математика.

Язык Паскаль характеризуется чёткой структурой программы, простотой и ясностью конструкций. С момента создания Паскаль был универсален и пригоден для решения широкого круга задач {в отличие от таких языков, как Бейсик, Фортран, Кобол}. Строгая типизация языка значительно сокращает количество ошибок в программах.

Товарный знак Borland Pascal был зарезервирован для дорогих вариантов поставки (с бо́льшим количеством библиотек и исходным кодом стандартной библиотеки), оригинальная дешёвая и широко известная версия продавалась как Turbo Pascal. Название Borland Pascal также используется в более широком смысле — как неофициальное название версии языка Паскаль от фирмы Borland.

Turbo Pascal — это среда разработки для языка программирования Паскаль. Используемый в Turbo Pascal диалект базировался на более раннем UCSD Pascal, получившем распространение, в первую очередь, на компьютерах серии Apple II. Компилирующая компонента Turbo Pascal была основана на компиляторе Blue Label Pascal, первоначально созданном в 1981 году Андерсом Хейлсбергом для операционной системы NasSys микрокомпьютера Nascom. Позднее он был переписан как Compass Pascal для операционной системы CP/M, затем как Turbo Pascal для DOS и CP/M. Одна из версий Turbo Pascal была доступна под Apple Macintosh примерно с 1986 года, но её разработка прекратилась примерно в 1992 году.

В 1982 году Филипп Кан приобрёл компилятор у Андерса Хейлсберга и перебрался из Парижа в Калифорнию, где основал компанию Borland.

Когда в 1983 году появилась первая версия Turbo Pascal, такой тип среды разработки был относительно новым. Во время дебюта на американском рынке, Turbo Pascal продавался по цене в 49,99 долл. Помимо привлекательной цены, встроенный компилятор Паскаля также был очень высокого качества. Приставка «Turbo» намекала как на скорость компиляции, так и на скорость производимого им исполняемого кода. Turbo Pascal создавал машинный код за один проход, без шага компоновки.

За первые два года было продано не менее 300 тысяч копий компилятора, что превзошло объём продаж всех прочих языков для микрокомпьютеров.

Для того времени это была потрясающая среда разработки. Она была проста и интуитивно понятна, с хорошо организованным меню. Ранние версии использовали раскладку горячих клавиш WordStar. В более поздних версиях появилась возможность быстро получить определение ключевого слова языка, просто поставив курсор на ключевое слово и нажав клавишу справки. Справочные статьи часто включали примеры кода, использующего данное ключевое слово. Это позволяло неопытным программистам изучать Паскаль даже без помощи книг, используя лишь среду разработки. В поставку входило большое количество исходных текстов демонстрационных и прикладных программ. В их числе были даже шахматы.