Материалы к уроку-исследованию "Паскаль - язык структурного программирования" 10 класс

1 Группа. «Классификация языков программирования»

1. Языки программирования низкого уровня

К языкам низкого уровня относится: программирование в машинных кодах; ассемблер; макроассемблер. Языки низкого уровня ориентировались на определенный тип процессора и учитывали его особенности, поэтому для того, чтобы перенести программу, написанную на ассемблере, на другую аппаратную платформу её нужно было почти полностью переписать. Различия присутствовали также и в синтаксисе программ под разные компиляторы. Языками низкого уровня пользуются преимущественно для написания небольших системных программ, драйверов устройств, модулей стыков с нестандартным оборудованием, программирования специализированных микропроцессоров, когда немаловажным является компактность, быстродействие и возможность прямого доступа к аппаратным ресурсам.
2. Языки программирования высокого уровня
В языках высокого уровня особенности конкретных компьютерных архитектур не учитываются, поэтому написанные программы легко могут быть перенесены на другой компьютер. Зачастую достаточным является компиляция программы под определенную архитектурную и операционную систему. Разработка программ на языках высокого уровня значительно проще и ошибок намного меньше. К тому же время разработки программы значительно уменьшается, что является особенно важным фактором при работе над сложными программными проектами.
Недостаток некоторых языков высокого уровня состоит в большом размере программ по сравнению с программами на языках низкого уровня. В то же время текст программ на языке высокого уровня гораздо меньше, но в байтах код, написанный на ассемблере, будет более компактным. Поэтому языки высокого уровня преимущественно используют для создания программного обеспечения для компьютеров и вычислительных устройств с большим объемом памяти. Языки же низкого уровня используются для написания программ к устройств, для которых критичным является размер программы. Языки высокого уровня делятся на универсальные и проблемно-ориентированные. Наиболее распространенные универсальные языки C#, C++, Basic, Pascal (Delphi) используются для разработки Windows-приложений. Большой вклад в программирование на начальных этапах внесли языки Fortran, Cobol, Algol, C и др. Языки программирования для разработки Интернет-приложений скорее относятся к универсальным языкам. К ним относятся современные версии C#, Basic, J#.
3. Объектно-ориентированные языки

Объектно-ориентированные языки стали дальнейшим уровнем развития процедурных языков, основной концепцией которых есть совокупность программных объектов. Написание программы на языке представляется в виде последовательности создания экземпляров объектов и использование их методов. К ним относятся из первых языков Simula и SmallTalk, далее C++, Java.

4. Декларативные языки программирования В декларативном программировании задается спецификация решения задачи, то есть дается описание того, что представляет собой проблема и какой ожидается результат. Программы, созданные с помощью декларативного языка, не содержат переменные и операторы присваивания. К декларативным языкам можно отнести SQL и HTML. К подвидам декларативного программирования относится функциональное и логическое программирование.

5. Функциональные языки программирования Функциональные языки являются языками искусственного интеллекта. Программа, написанная на функциональном языке, состоит из последовательности функций и выражений, которые необходимо вычислить. Основной структурой данных является связный список. Функциональное программирование принципиально отличается от процедурного. Основными функциональными языками являются Lisp, Miranda, Haskel.

6. Логические языки программирования Языки, ориентированные на решение задач без описания алгоритмов, языки искусственного интеллекта. Представителем логического программирования является Prolog, которым написано большинство экспертных систем.

7. Языки сценариев (скрипты) Языки относятся к объектно-ориентированным языкам, используются для написания программ, которые исполняются в определенной программной среде. Тексты программ, написанные на языке сценариев, можно включать в тело Html-документа. Первыми скриптами были Perl и Python, которые изначально были разработаны для операционной системы Unix, а уже в дальнейшем появились версии языков для операционных систем Windows и Macintosh. Для написания программ на языке сценариев необходимо знание процедур и функций системных библиотек.

Группа 2

Структура программы на языке Паскаль. Язык паскаль является традиционным алгоритмическим языком процедурного типа. Правильная программа представляет собой формальную запись средствами языка некого алгоритма. Любая программа состоит из двух основных частей: описание последовательных действий, которое необходимо выполнить и описание данных, которыми оперируют эти действия. Кроме того программа снабжается заголовком, который задает имя программы и завершается программа символом точки (.). Описание данных в программе текстуально предшествует описанию действий и должно содержать упоминание о всех объектах и  используемых операторах. Таким образом, общая структура программы выглядит следующим образом:

• заголовок программы;

• раздел описания программы;

• раздел действий;

• точка.

Совокупность раздела описания программы и раздела действий называется блоком.

Структура программы с использованием служебных слов.

Program [имя_переменной]: идентификатор имени программы задает программист, но обычно при этом имя должно отражать назначение программы (например: program lab1);

Uses [список]: в разделе uses к программе подключаются библиотеки подпрограмм, которые находятся в отдельных программных единицах, называемых модулями. Эти подпрограммы из модулей при компиляции подключаются к программе. Имена модулей в списке отделяются друг от друга запятой;

Label [список]: метка-идентификатор языка паскаль, который помещает некоторые операторы в разделе действий программы. Метки позволяют обращаться к помеченным ими операторам. Имена меток в списке отделяются друг от друга запятыми;

Const [список]:[константа] = [значение]: константа-объект программное значение которого не может быть изменено в программе. Константы отделяются точкой с запятой (;). Тип константы определяется записью этой константы в программе;

Type [список]:[имя_типа]=[тип]: в разделе типов задаются нестандартные или так называемые пользовательские типы данных;

Var [список],[переменная]:[тип]: в разделе Var, все переменные используемые в программе, связаны с определенным типом. Этот тип может быть либо стандартным, то есть описанным в языке паскаль, либо пользовательским, то есть объявленным пользователем. Данный раздел присутствует в любой программе на языке программирования. При объявлении, однотипные переменные могут группироваться в список и отделяться друг от друга в этом списке запятыми.

В разделах процедуры и функции объявляются и описываются отдельные программные единицы, называемые подпрограммами.

Procedure [имя]([список]); //процедура

тело;

end; - процедуры.

Function [имя]([список]):[тип]; // функция

end;

Begin [операторы] //раздел действий.

End - завершение программы.

Структура раздела действий программы. Программа на языке паскаль решает конкретную задачу в соответствии с алгоритмом и соответственно содержит различное количество операторов. Любая программа в разделе действий должна содержать следующие действия:

• шапка программы;

• ввод исходных данных;

• предметная часть задачи;

• вывод результатов работы программы.

Группа 3 Типы данных.

Типы данных в Паскале можно разделить на две группы – встроенные (или стандартные) и пользовательские. К встроенным типам данных относятся:

1. Целые. Их 5-ть, самый часто используемый – integer;

2. Вещественные. Их тоже 5-ть, самый распространенный – real;

3. Логические типы. Их 4-ре. Основной – Boolean;

4. Символьный;

5. Строковый – string;

6. Указатель;

7. Текстовый.

Пользовательские типы:

Кроме стандартных типов данных Паскаль поддерживает скалярные типы, определенные самим пользователем. К ним относятся перечислимые типы (когда непосредственно, в разделе описания типов, заранее записываются все значения для переменных этого типа) и интервальные (когда задаются границы диапазона значений для данной переменной), указательные тип (кроме Pointer), структурированные типы и процедурные типы.

Данные этих типов занимают в памяти один байт, поэтому скалярные пользовательские типы не могут содержать более 256 элементов. Их применение значительно улучшает наглядность программы, делает более легким поиск ошибок, экономит память.

Перечислимый тип

Перечислимый тип данных задается непосредственно перечислением всех значений, которые может принимать переменная данного типа. При описании отдельные значения указываются через запятую, а весь список заключается в круглые скобки. Например,

Интервальный тип

Интервальный тип позволяет задавать две константы,определяющие границы диапазона значений для каждой переменной.Обе константы должны принадлежать одному и тому же стандартному типу (кроме real). Например,

Указательный тип

Указательные типы - их значениями являются адреса памяти. В отличие от стандартного указательного типа Pointer, пользовательский тип определяет множество значений, которые указывают на динамические переменные определенного типа , называемого базовым типом. Указатель на какой-либо тип может быть описан до объявления самого типа:

Процедурный и функциональный тип

Процедурный тип позволяет объявлять переменные, которым допускается присваивание имен процедур, функций и методов, а также передавать такие переменные и имена в качестве параметров. Описание процедурных типов имеет такой же синтаксис, как и объявление процедур и функций:

Объектный тип – особый тип данных для работы с объектами, их связи с переменными программы.

Структурированные типы

Структурированные типы характеризуются множественностью образующих этот тип элементов, т.е. имеют несколько компонентов. Каждый компонент , в свою очередь может принадлежать структурированному типу, т.е. допускается вложенность типов. К структурированным типам относятся:

Массивы представляют собой формальное объединение нескольких однотипных объектов (чисел, символов, строк и т.п.), рассматриваемое как единое целое. Все компоненты массива – это данные одного типа.

Общий вид определения массива:

Запись – это структура данных, состоящая из фиксированного числа компонентов, называемых полями записи. В отличие от массива, компоненты записи (поля) могут быть различного типа. Записи позволяют объединять значения различных типов.

Множества – это наборы однотипных, логически связанных друг с другом объектов. Количество элементов, входящих в множество может меняться от 0 до 256. Именно непостоянством своих элементов множества отличаются от массивов и записей.

Файл – именованная область внешней памяти. Файл содержит компоненты одного типа, кроме файлов ( т.е. нельзя создать «файл файлов»). Длина файла не оговаривается и ограничивается только ёмкостью устройств внешней памяти.

Группа 4 Основные конструкции языка Паскаль.

Оператор является неделимым элементом программы, который дает возможность выполнять определенные алгоритмические действия. Отличием оператора, по отношению к другим элементам, является то, что под ним всегда подразумевается какое-то действие. В языке Паскаль операторы состоят из служебных слов. Операторы, используемые в программе, отделяются между собой и от других элементов программы символом (;). Все операторы языка Паскаль можно условно разбить на две группы:

1. простые;

2. структурированные.

Структурированные операторы – это операторы, которые содержат в себе другие операторы.

Операторы условия IF

Условный оператор используется в программе для реализации алгоритмической структуры – ветвления. В данной структуре вычислительный процесс может продолжаться по одному из возможных направлений. Выбор направления обычно осуществляется проверкой какого-либо условия. Существует два вида структуры ветвления: структура вилка и обход.

В языке Паскаль условный оператор IF это средство организации ветвящегося вычислительного процесса.

Формат: IF [логическое_выражение] Then [оператор_1]; Else [оператор_2];

IF, Then, Else – служебные слова. [оператор_1], [оператор_2] – обыкновенные операции языка Паскаль. Часть Else является необязательной (может отсутствовать).

Оператор IF работает следующим образом: вначале проверяется результат логического выражения. Если результат Истина(TRUE), то выполняется [оператор_1], следующий за служебным словом Then, а [оператор_2] пропускается. Если результат Ложь(FALSE), то [оператор_1] пропускается, а [оператор_2] исполняется.

Если часть Else отсутствует, то оператор IF имеет не полную форму:

IF [логическое_выражение] Then [оператор];

В этом случае, если результат Истина(TRUE), то выполняется [оператор], если Ложь(FALSE), то управление передается оператору, следующему за оператором IF.

Оператор выбора CASE

Предназначен для реализации множественных ветвлений, поскольку оператор IF может реализовать всего два направления вычислительного процесса, использовать его для реализации множественных ветвлений не всегда удобно. Множественное ветвление реализуется оператором CASE.

Формат: CASE [ключ_выбора] OF

[константа_выбора_1]:[оператор_1];

[константа_выбора_2]:[оператор_2]; 

…

[константа_выбора_N]:[оператор_N];

ELSE [оператор];

End;

CASE, OF, ELSE, END – служебные слова. [ключ_выбора] – это параметр одного из порядковых типов. [константы_выбора] – константы того же типа, что и ключ выбора, реализующие выбор. [оператор_1(N)] – обыкновенный оператор. ELSE может отсутствовать.

Оператор выбора работает следующим образом: до работы оператора определяется значение параметра ключ выбора. Этот параметр может быть либо выражен как переменная в программе, либо другим путем. Затем параметр ключ выбора последовательно сравниваем с константой выбора. При совпадении значения ключа выбора с одной из констант выбора, выполняется оператор, следующий за этой константой, а все прочие операторы игнорируются. В случае не совпадения ключа выбора ни с одним из констант, выполняется оператор, следующий за Else. Часто Else является не обязательной и в случае несовпадения ключа выбора ни с одной из констант выбора и при отсутствии Else, управление передается оператору, следующему за оператором CASE.

Операторы цикла

Циклической алгоритмической структурой считается такая структура, в которой некоторые действия выполняются несколько раз. В программировании имеются два вида циклических структур: цикл с параметром и итерационный цикл.

В цикле с параметром всегда имеются так называемые параметры цикла: X, X_n, X_k, ∆X. Иногда цикл с параметром называют регулярным циклом. Характерной чертой является то, что число циклов и повторений можно определить до выполнения цикла.

В итерационном цикле невозможно определить число циклов до его выполнения. Он выполняется до тех пор, пока выполняется условие продолжение цикла.

В языке Паскаль имеются три оператора, реализующих циклические вычислительные структуры:

• счетный оператор FOR. Он предназначен для реализации цикла с параметром и не может быть использован для реализации итерационного цикла;

• оператор цикла с предусловием WHILE;

• оператор цикла с постусловием REPEAT.

Последние два ориентированы на реализацию итерационного цикла, однако их можно использовать и для реализации цикла с параметром.

Операторы ввода-вывода

Оператор ввода read

Процедура ввода с клавиатуры (обращение к стандартной процедуре ввода) имеет следующий формат:

read(<список ввода>)

где <список ввода> — это последовательность имен переменных, разделенных запятыми. При вводе исходных данных происходит преобразование из внешней формы представления во внутреннюю, определяемую типом переменных

Другой вариант оператора ввода с клавиатуры имеет вид:

readln(<список ввода>)

Этот оператор отличается от read только тем, что после считывания последнего в списке значения для одного оператора readln данные для следующего оператора будут считываться с начала новой строки.

Оператор вывода write

Оператор вывода на экран (обращение к стандартной процедуре вывода) имеет следующий формат:

write(<список вывода>)

Переменные, составляющие список вывода, могут относиться к целому, действительному, символьному или логическому типам. В качестве элемента списка вывода кроме имен переменных могут использоваться выражения и строки. При выводе на экран нескольких чисел в строку они не отделяются друг от друга пробелами. Программист сам должен позаботиться о таком разделении.

Второй вариант процедуры вывода на экран:

writeln(<список вывода>)

Его действие отличается от оператора write тем, что после вывода последнего в списке значения происходит перевод курсора к началу следующей строки. Оператор writeln, записанный без параметров, вызывает перевод строки.

• 1 слайд

  Паскаль – язык структурного программирования

• 2 слайд

  История Паскаля Язык программирования Паскаль был создан швейцарским профессором Никлаусом Виртом в 1969 году как язык обучения студентов структурной методике программирования. Язык получил свое название в честь Блеза Паскаля – изобретателя первого вычислительного механического устройства. Позднее фирма Borland International, Inc (США) разработала систему программирования Турбо Паскаль для ПК, которая вышла за рамки учебного применения и стала использоваться для научных и производственных целей.

• 3 слайд

  План работы Знакомство с теоретическим материалом. Актуализация знаний. Выполнение схемы, обобщение информации по теме. Представление схемы на обсуждение. Краткое пояснение. Выводы. Итоги урока.

• 4 слайд

  Темы исследования Классификация языков программирования 2. Структура программы на Паскале 3. Типы данных в Паскале 4. Основные конструкции языка Паскаль

• 5 слайд

  Домашнее задание Пр

Краткое описание документа:

Материалы для урока-исследования "Паскаль - язык структурного программирования" включают четыре теоретических блока - типы данных, структура программа, классификация языков программирования, конструкции языка. Обучающимся предлагается исследовать данный материал и построить схемы, обобщающие и структурирующие текстовую информацию. Готовые схемы для сравнения прилагаются.