Компьютердің бағдарламалық құралдары. Бағдарламалауды автоматтандыру әдістері. Алгоритмдік тілдер. Алгоритмдік тілдің қолдануы және оған қойылатын талаптар.

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Лекция 2, 3 (2 сағат)

Жоспары: Компьютердің бағдарламалық құралдары.

Қазіргі кезде түрлі типті компьютерлерге арнап дайындалған бағдарламалар жеткілікті. Олар негізінен мынадай кластарға бөлінеді:

жүйелік бағдарламалар
қолданбалы бағдарламалар.

Қолданбалы бағдарламалар - белгілі бір мамандық саласында берілген нақты есептерді шығара алатын әмбебап бағдарламалар жиынтығы (мәтіндік редакторлар, электрондық кесте, бағдарламалау тілдерінің бағдарламалары т. с. с. )

Жүйелік бағдарламалардың түрлері:

операциялық жүйелер (ОЖ)
утилиттер, сервистік бағдарламалар.

Алгоритм ұғымы, қасиеттері.

Туғаннан бастап баланы тәрбиелеу, оларды әртүрлi ережелердi сақтауды, ертеңгiсiн жуыну, киiну, шешiну, тамақ iшу, сабаққа бару, жолдан өту . т. б. меңгерудi және қатаң орындауды талап етемiз. Одан әрi бала-бақшада және мектепте тәрбиеленудiң күн тәртiбi болады. Оларды оқыту белгiлi ретпен өтедi. Ал барлық мүмкiн болатын ойындар ереже бойынша ұйымдастырылады. Демек кез-келген iс-әрекеттер анықталған жарлық бойынша жүзеге асады, яғни анықталған алгоритм бойынша орындалады.

Адам жас кезiнен бастап күнделiктi өмiрде алгоритмдi меңгередi және орындайды. Яғни, алгоритм дегеніміз - жеке қадамдардан тұратын, формальды түрде жазылған реттелген нұсқаулар тізбегі.

Алгоритм сөзі IX ғасырда өмір сүрген ұлы өзбек математигі Әл-Хорезмидің атымен аталған жазудың латындық формасы. Әл-Хорезми бірінші рет арифметикалық амалдарды орындаудың ережелерін тұжырымдаған ғалым.

Алгоритм ұғымы кез-келген бағдарлама құру кезінде негізгі орын алады, себебі бағдарлама - енгізілген берілгендерді өңдеу үшін арнайы және қатаң түрде қандай да бір бағдарламалау тілінде дайындалған алгоритм. Кез-келген алгоритм қандай да бір орындаушыға негізделген. Орындалған командалар жиынтығы орындаушының командалар жүйесі болып табылады. Орындаушы ретінде - адамдар және техникалық құрылғылар, яғни роботтар, компьютерлер және автоматтар болуы мүмкін.

Алгоритмнің қасиеттері және оған қойылатын талаптар :

1. Алгоритмнің дискреттігі ( үздіктілігі) - ақпаратты өңдеу процесі ретімен жазылған, аяқталған нұсқаулардан құралған тізбектерден тұруы тиіс, яғни орындаушының келесі қадамға өтуі алдыңғы қадамның аяқталуынан кейін жүзеге асуы керек;

2. Алгоритмнің түсініктілігі - алгоритмді құру барысында оның орындаушыға түсінікті болатындығы ескерілуі керек;

3. Алгоритмнің анықтылығы - алгоритм жалпы түрде қабылданған символдарды, алфавитті пайдаланып жазылуы тиіс. Орындаушы (адам, компьютер) алгоритмді түсініп, орындай алатын болуы керек. Оның үстіне түрліше түсінілетін нұсқаулар енгізілмеуі тиіс. Ол орындаушыға алгоритмді орындау үшін басқа нұсқаулар іздеуіне жол қалдырмайтындай етіліп және орындалу реттері дәл көрсетіліп қатаң түрде жазылуы қажет.

4. Алгоритмнің көпшілікке бірдейлігі - қарастырылып отырған ақпараттың кез-келген мәндерінде нақты бір ғана тапсырманы емес, соған типтес бүкіл тапсырманы шеше білуі. Мысалы, квадрат теңдеуді шешу алгоритмі - коэффиценттің кез-келген мәнінде оның түбірін табуға мүмкіндік береді немесе жолда жүру ережесі барлығымызға бірдей.

5. Алгоритмнің нәтижелілігі . Нұсқаулар шексіз көп болмай, қорытындысында оның нәтижесі болуы тиіс. Егер алгоритм бойынша құрылған сандық бағдарлама шексіз есептеулерге әкелсе, онда алгоритмнің талапқа сай жазылмағаны не есептің шешуі жоқ болғаны.

Алгоритмнің берілу тәсілдері.

Алгоритмнің келесі берілу тәсілдерін қарастырайық:

*табиғи тілдегі алгоритм - орындаушысы адам , қажетті құрал-жабдықтары - қазақ, орыс және ағылшын алфавиті;

*графикалық тілдегі алгоритм - орындаушысы адам , қажетті құрал-жабдықтары - әрбір әрекеті түрлі жазықтықтағы геометриялық фигура ретінде бейнеленіп, олардың арасындағы байланыстар түзу сызықтар мен бағыттаушылар арқылы көрсетіледі;

*алгоритмдік тіл - орындаушысы адам , қажетті құрал-жабдықтары - жаратылыстану тіліндегі қандай да бір мағынаны, бұйрықты білдіретін сөздер жиынтығы;

*бағдарламалау тілі - орындаушысы компьютер , қажетті құрал-жабдықтары - арнаулы бағдарламалау тілінің командалары.

Алгоритмнің тұрғызылу тәсілдерінің құрылысын зерттеу үш түрде беріледі:

*алгоритмдік тілде;

*блок-схема түрінде;

*бағдарламалау тілінде.

Алгоритмдік тіл - табиғи тілде жазылған алгоритм сияқты өзіміз күнделікті пайдаланып жүрген тілге жуық, бірақ ол құрылымы нақтыланған, бірыңғай және дәл жазылатын арнайы символдар мен түрлі ережелер жүйесінен тұрады. Кез келген тіл сияқты ол символдар жиынтығынан ( алфавит ), алгоритмдік тілдерді жазу ережелерінен ( синтаксис ) және жазуларды түсіндіру мәтіндерінен ( семантика ) тұрады.

Үйренуге арналған алгоритмдік тілде алфавит шектелмеген. Ол үшін ұлттық әріптерді, сандарды бағдарламалау тілдерінде пайдаланылатын арифметикалық операция таңбаларын, түрлі жақшалар және тағы басқа символдарды алуға болады. Мысалы; латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері, ондық санау жүйесінің цифрлары, арифметикалық амал таңбалары:

А, В, С, . . . , А, Б, С, . . . , а, б, с, . . . - латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері;

А, В, С, . . . , А, Б, С, . . . , а, б, с, . . . - латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері;: 0, 1, 2, 3, . . . - ондық санау жүйесінің цифрлары;

А, В, С, . . . , А, Б, С, . . . , а, б, с, . . . - латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері;: *, /, +, - арифметикалық амал таңбалары;

А, В, С, . . . , А, Б, С, . . . , а, б, с, . . . - латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері;: ** - дәрежелеу белгісі;

А, В, С, . . . , А, Б, С, . . . , а, б, с, . . . - латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері;: sqrt(x) - х-тің квадрат түбірі;

А, В, С, . . . , А, Б, С, . . . , а, б, с, . . . - латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері;: abs(x) - х-тің абсолют шамасы;

А, В, С, . . . , А, Б, С, . . . , а, б, с, . . . - латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері;: >, >=, =, <, <=, <> - қатынас таңбалары;

А, В, С, . . . , А, Б, С, . . . , а, б, с, . . . - латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері;: := - меншіктеу белгісі;

А, В, С, . . . , А, Б, С, . . . , а, б, с, . . . - латын, орыс, қазақ алфавиттерінің әріптері;: . - нүкте т. б.

Алгоритмдік тілдің алфавитінде, мағынасы мен қолдану тәсіліне алдын ала түсініктеме беріліп қойылған, қызметші сөздер деп аталатын стандартты символдар тіркестері де бар. Кейбір қызметші сөздерді атап көрсете кетейік:

алг, арг, нәт

алгоритм тақырыбы

алг, арг, нәт: басы, соңы

алгоритм тақырыбы: алгоритмнің басталуы мен соңы

алг, арг, нәт: егер-онда-әйтпесе-бітті

алгоритм тақырыбы: тармақталу командасы

алг, арг, нәт: таңдау, жағдай . . . жағдай-әйтпесе-бітті

алгоритм тақырыбы: таңдау командасы

алг, арг, нәт: n рет циклі: n рет

алгоритм тақырыбы: қайталау командасы

алг, арг, нәт: «Әзірше» циклі: цб (цикл басы), әзір (әзірше), цс (цикл соңы)

алг, арг, нәт: «Үшін» циклі: цб, үшін, дан (-ден, -тан, -тен, -нан, -нен) немесе бастап, дейін, қадам, келесі, цс

алг, арг, нәт: және, немесе, емес

алгоритм тақырыбы: құрама шарттар

алг, арг, нәт: мән;

алг, арг, нәт:

-өту n;

-егер Р өту n (Р-шарт)

алгоритм тақырыбы: функция (айнымалы), мұндағы өту n және егер Р өту n - басқарушы операторлар. Өту n сөзсіз (шартсыз) өту операторы, алгоритм командаларының орындалу ретін тоқтатып, келесі орындалуды n- жолға беру жөніндегі нұсқау.

Алгоритмге түрлі шамалардың енуі де мүмкін. Әр шаманың аты, мәні, типі бар. Аты - айнымалы шаманың белгіленуі, типі - сандық (бүтін, нақты), символдық, кестелік, литерлік, логикалық болуы мүмкін,

Блок схемалық түріндегі алгоритм логикалық құрылысы жағынан сызықтық, тармақталған және циклдi болып бөлінедi.

Бағдарламалау тіліндегі алгоритм - бұл қандай да бір арнаулы бағдарламалау тілінде жазылған алгоритмді орындаушы компьютер болғанда жүзеге асады. Бағдарламалау тілінің операторлары - амалды орындауға компьютерге берілген тапсырманың алгоритмі.

Қазіргі таңда көптеген бағдарламалау тілдері бар: Qbasic, Turbo Pasсal және т. б.

Өңделетін ақпараттың күрделі болып келуі де мүмкін. Оны өңдеу алгоритмдік, проектілік (жобалық) тәсілдермен орындалуы мүмкін. Алгоритмді (не сәйкес келетін бағдарламаны) түрлі жолдармен құра беруге болады, бірақ ыңғайлы болатын ең түсінікті тәсілді таңдап алған дұрыс. Мұндай тәсілдердің бірі - бағдарлама тиянақталған түрлі ішкі бөліктерге бөлініп алынады да, бөліктер бөлек-бөлек құрылып, негізгі бағдарламаға біріктіріледі. Мұндай бөліктерді бағдарлама модульдері деп атайды. Бағдарламалаудың ыңғайлы тәсілдерінің бірі - модульдерді көмекші (ішкі) бағдарламалар ретінде құру және оларды ретімен орындалатын етіп, жоғарыдан төмен қарай бағдарламалау .

Алгоритм құрудың бұдан да бөлек көптеген тәсілдері бар; жоғарылау, кейін қайту, рекурсивтік тәсіл .

Жоғарылау тәсілінде алгоритм алдымен есептің бастапқы шешімін дайындаудан басталады. Одан әрі, есептің дәл шешімін табуға бағытталған арнайы блоктарға жоғары көтеріледі. Одан да көтерілу жағдайы болмаса, алгоритмді орындау тоқтатылады. Жоғарылау тәсіліне қарапайым мысал ретінде төменде жоғары оқу орнының құрылымдық схемасы көрсетілген (1-сурет) .

Мұндай құрылымды жоғары немесе төмен бағытталған тәсіл бойынша дайындау қиын емес.

Төмендеу әдістерінің бірі - алгоритм (бағдарлама) құруда мұрагерлік тәсілін пайдалану. Мұрагерлік - бағдарламада негізгі класс типінің туынды иерархиялық кластарда да сақталуы. Мысалы, жануарлар дүниесі - негізгі класс, иерархиялық түрде - құс, балық, жерде жүретін жануарлар болып түр-түрге (туынды кластарға) бөлінеді. Мысалы, қарлығашты сипаттау керек болса, оның жеке қасиеттері - жақсы ұшады, денесі ықшам және т. б. - сипатталуы тиіс.

Деректерді белгілі бір абстракциялы түрде көрсетіп, кластарды пайдаланатын модульдік бағдарламалау тәсілі - объектілі-бағдарлы бағдарламалау (ОБП) тәсілі деп аталады. Қазіргі кезде кең тараған ОБП тілдері: Visual Basic, Delphi, Borland C, C++ for Windows, Java және т. б. ОБП тілінің дәстүрлі бағдарламалау тілдерінен өзгешелігі - онда мынадай ұғымдар негізге алынған: класс, объект, өңдеу әдісі (әдіс), объект қасиеті және оқиға .

Объект - қасиеттер мен әдістердің жиынтығы. Қасиет - объектінің мінездемесі. Әдіс - объект орындай алатын әрекет. Оқиға - қандай да бір әрекетке жауап ретінде объект сипаттамасының өзгеруі. Класс - бағдарламада объектілердің біркелкі құрылымына негізделген жаңа тип.

Алгоритмдер көрсетімінің әдістері.

Алгоритм - информатиканың іргелі түсініктерінің бірі.

Алгоритмдер сипаттамасының, көрсетімінің әдістері көп. Біз төртеуіне тоқталамыз: табиғи тіл, графикалық тіл, алгоритмдік тіл және бағдарламалау тілі. Көрсетімнің әр түрі алгоритмдерді сипаттаудың өз орындаушысына бағытталған өзіндік қүралдары бар:

табиғи тіл (орыңдаушы - адам) - орыс, қазақ, ағылшын тілдерінің сөздері ;
графикалық тіл (орындаушы - адам) - әрекеттер сипаттамасы бар графикалық схемалар (блок-схемалар) ;
алгоритмдік тіл (орындаушы-адам) - өрекет немесе орындаушыға арналған командалар мағынасы берілетін табиғи тілдің белгілі сөздері;