Компьютерные программы и языки программирования

1.    Что такое алгоритм? Что такое система команд исполнителя алгоритма? В чем суть формального исполнения алгоритма?

2.    Что такое компьютерная программа?

3.    Какой язык программирования вы изучали в предыдущих классах? Вспомните несколько команд этого языка программирования.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ

Вы уже знаете, что компьютер работает под управлением программного обеспечения, которое состоит из компьютерных программ различного назначения. Работая с компьютером в школе и дома, вы использовали текстовый процессор, графический редактор, программы-архиваторы, табличный процессор, редактор компьютерных презентаций, учебные и контролирующие программы, игровые программы и многие другие.

Вы также знаете, что компьютерная программа — это алгоритм обработки данных, записанный на специальном языке и предназначенный для исполнения компьютером.

В процессе работы программа обрабатывает данные.

Данные, которые передаются в программу с некоторых устройств (например, с клавиатуры или с датчика температуры), из другой программы или другого источника (например, из текстового файла), называют входными (начальными) данными. Некоторые программы работают без входных данных.

При исполнении программы создаются и обрабатываются и другие данные, которые называют промежуточными данными.

Если целью исполнения программы является получение определенных данных, то эти данные называют выходными (результирующими) данными.

Большинство современных программ в процессе работы предоставляют пользователю определенный набор средств для его взаимодействия с программой и устройствами. К этим средствам относятся средства управления (кнопки, меню и др.), средства ввода данных (поля, счетчики и др.), средства вывода данных (метки, поля и др.) и т. п. Совокупность таких средств, а также методов их использования образует интерфейс пользователя.

ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Составляя алгоритмы, предназначенные для исполнения человеком, используют язык общения людей: украинский, русский, английский, немецкий и др.

Но для алгоритмов, которые должен исполнить компьютер, язык общения людей сложен, имеет неоднозначные трактовки (например, слова-омонимы). Поэтому для записи алгоритмов, предназначенных для исполнения компьютером, разрабатывают и используют специальные языки - языки программирования.

Язык, который используют для записи алгоритмов, предназначенных для исполнения компьютером, называют языком программирования.

За последние 70 лет создано около трех тысяч различных языков программирования. Некоторые из них уже не используют, для некоторых постоянно появляются новые версии, удобные для составления программ и имеющие большие возможности. Постоянно создаются новые языки программирования.

Некоторые языки программирования используются для составления программ для решения задач в различных областях науки, техники, в сфере быта и др. А некоторые созданы для составления программ для решения специального круга задач.

Языки программирования являются примерами так называемых искусственных языков. Другими примерами искусственных языков являются, например, языки записи химических реакций, язык записи решения математических уравнений и неравенств, язык записи почтовых индексов на конвертах и открытках, язык записи ходов шахматной партии и др.

Каждый язык программирования имеет следующие составляющие:

1.    Алфавит - множество символов, из которых можно создавать слова и предложения этого языка.

2.    Словарь - набор слов, которые используются в этом языке.

3.    Синтаксис - правила составления и записи речевых конструкций: не словарных слов и предложений.

4.    Семантику - установленное однозначное толкование языковых конструкций, правил их исполнения.

В шестом-седьмом классе вы изучали язык программирования Scratch. Вспомним, что в алфавит этого языка программирования входят цифры, буквы русского алфавита, английского алфавита, символы :, =, +, *, < и др. В его словарь входят, например, слова повторить, идти, если, оттолкнуться. Согласно синтаксических правил этого языка программирования команда цикла с предусловием должна содержать слова повторять пока и именно в таком порядке. А в соответствии с семантикой этого языка программирования компьютер однозначно исполнит команду идти на 10 шагов и переместит исполнителя на 10 шагов в направлении его движения.

Использование символов, не входящих в алфавит языка программирования, неправильное написание словарных слов, нарушение синтаксических правил приводят к невозможности исполнения компьютером соответствующей команды. Такие нарушения называют синтаксическими ошибками.

В восьмом и девятом классе вы будете изучать язык программирования Object Pascal (англ. Object Pascal - объектный Паскаль). Его используют ученики и студенты для изучения основных принципов программирования, а также профессиональные программисты для создания разнообразных программ.

Язык программирования Pascal создала в 1970 г. группа сотрудников Института информатики Швейцарской высшей технической школы под руководством профессора Никлауса Вирта (род. в 1934 г., рис. 5.1). Назвали его в честь выдающегося французского математика, физика, инженера, литератора, философа Блеза Паскаля.

Сначала язык программирования Pascal создавался специально для обучения студентов основным принципам и методам процедурного программирования. Но впоследствии выяснилось, что этот язык программирования достаточно

удобен, и возникла идея использовать его не только для обучения, но и для создания программ для решения практических задач с использованием компьютера. Так появились первые программы-компиляторы для автоматического перевода программ, написанных на языке программирования Pascal, в программы, которые может исполнить процессор компьютера, а также среда разработки Turbo Pascal, которые со временем получили широкую известность.

С годами язык программирования Pascal развивался и совершенствовался. Новые версии этого языка, которые уже имели элементы объектно-ориентированного (ориентированного на объекты и их свойства) языка программирования, появились во второй половине 80-х годов прошлого века. Одна из версий этого языка получила название Object Pascal. В начале 2000-х годов очередная новая версия Object Pascal получила название Delphi.

СРЕДА РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММ LAZARUS

Для создания, редактирования и отладки программ на языке программирования Object Pascal мы будем использовать среду разработки программ Lazarus.

Эта среда состоит из:

•    редактора исходного кода для ввода и редактирования текста программ;

•    компилятора для перевода программы с языка программирования Object Pascal на язык команд, которые может исполнить процессор компьютера;

•    средств отладки программы для поиска в ней ошибок;

•    справочной системы

и других компонентов.

Это среда разработки предоставляет возможность использовать большую библиотеку визуальных компонентов (англ. Lazarus Component Library (LCL) - библиотека компонентов Lazarus). Это уже известные вам компоненты: кнопки, поля, метки, флажки, переключатели, счетчики, списки, полосы прокрутки и др. При размещении этих компонентов на форме автоматически создается соответствующий фрагмент программы на языке Object Pascal и его не нужно вводить в текст программы вручную, что значительно уменьшает, упрощает и ускоряет работу по созданию программ. Такой способ разработки программ называют визуальным.

Программы, созданные в среде Lazarus, называют проектами. На носитель данных они записываются в нескольких файлах.

Открыть окно среды Lazarus можно:

•    используя команду Lazarus меню Пуск => Программы =^> Lazarus;

•    используя значок ш на Рабочем столе.

В результате открывается окно среды Lazarus (рис. 5.2), на котором размещено Главное меню, панели инструментов, вкладки с компонентами, а также несколько подчиненных окон, среди которых:

•    окно Инспектор объектов, в котором можно для каждого компонента просматривать и изменять значения его свойств, начинать создание обработчиков событий и др.;

•    окно Редактор исходного кода с вкладками, на которых размещаются фрагменты программы на языке Object Pascal;

•    окно формы.

Форма - это объект, на котором можно разместить различные компоненты, например, кнопки, поля, надписи, меню, полосы прокрутки и др. В ходе исполнения проекта форма открывается как окно приложения, на котором отображаются все объекты, расположенные на форме.

Форма имеет свойства, которые отображаются на вкладке Свойства окна Инспектор объектов. В левой части этой вкладки находится список свойств, а в правой - их значения. Значения некоторых свойств формы необходимо вводить в соответствующие поля, а некоторые можно как вводить в поле, так и выбирать из списка.

Приведем примеры некоторых из этих свойств:

Name (англ. name - имя) - его значение определяет имя формы как объекта;

Caption (англ. caption - заголовок) - его значение определяет текст в строке заголовка формы;

Color (англ. color - цвет) - его значение определяет цвет фона формы;

Height (англ. height - высота) - его значение определяет высоту окна в пикселях (пиксель - это точка графического изображения на экране);

Width (англ. width - ширина) - его значение определяет ширину окна в пикселях;

Top (англ. top - верх) - его значение определяет расстояние (в пикселях) от верхней границы окна до верхней границы экрана;

Left (англ. left - левый) - его значение определяет расстояние (в пикселях) от левой границы окна к левой границе экрана.

Отметим, что значения свойств Top и Left можно изменить перетаскиванием формы по экрану, а значения свойств Height и Width - изменением размеров формы, используя маркеры, расположенные на ее границах.

Как мы уже отмечали, современные среды визуальной разработки проектов, одним из которых является Lazarus, частично автоматизируют процесс их создания, тем самым облегчая работу как профессионалам, так и начинающим. Уже даже при открытии нового проекта, когда еще не было введено ни одной строчки текста программы, Lazarus автоматически создает (генерирует) определенный исходный текст проекта. Этого текста проекта достаточно, чтобы запустить его на исполнение.

Перед началом исполнения проект рекомендуется сохранить на носителе. Как мы уже отмечали, современные проекты сохраняются на носителе данных не в одном файле, а в нескольких. Поэтому целесообразно для каждого нового проекта создавать отдельную папку. Сохранить проект можно, используя команду Сохранить все меню Файл, или кнопку Сохранить все . j панели инструментов, или команду Сохранить проект меню Проект.

Система последовательно предлагает сохранить два файла проекта:

•    файл с именем Projectl (англ. project - проект) и с расширением lpi;

•    файл с именем Unitl (англ. unit - блок) и с расширением имени pas.

Расширение имен файлов менять нельзя, а имена файлов можно изменить.

Все другие файлы проекта автоматически сохранятся в созданной папке, например, Мой первый проект (рис. 5.3).

Если сохраненный проект изменить, то при сохранении его новой версии в ту же папку без изменения имен его файлов никакие дополнительные окна открываться не будут.

Уже сохраненный проект можно сохранить в другой папке, имена его файлов можно изменить. Для этого целесообразно использовать команду Сохранить проект как меню Проект.

Чтобы открыть проект, сохраненный ранее на носителе, следует выполнить команду Открыть из меню Файл, или выбрать кнопку Открыть

на панели инструментов, или выполнить команду Открыть проект из меню Проект. После этого в открывшемся окне выбрать файл с расширением имени lpi, а далее выбрать кнопку Открыть (рис. 5.4).

Иногда при запуске среды Lazarus открывается последний сохраненный проект. Закрыть его можно командой Закрыть проект из меню Проект. После выполнения этой команды открывается окно Мастер создания проекта (рис. 5.5). В этом окне можно выбрать кнопку Новый проект для начала работы над новым проектом, пользуясь списком Открыть недавний проект, можно открыть один из последних проектов, которые открывались в среде, можно открыть любой проект, сохраненный на носителе.

После выбора кнопки Новый проект открывается окно Создать новый проект (рис. 5.6), в котором следует в списке выбрать первую строку Приложение, после чего выбрать кнопку ОК.

ИСПОЛНЕНИЕ ПРОЕКТА

Приступить к исполнению проекта можно, выполнив команду Запустить из меню Запуск, или выбрав кнопку Запустить £> на панели инструментов, или нажав клавишу Р9.

При запуске проекта на исполнение начинает свою работу программа-компилятор. Прежде всего эта программа анализирует текст проекта на

наличие синтаксических ошибок. При наличии таких ошибок эта программа прерывает свою работу и указывает на место первой из них. Необходимо исправить ошибку и снова запустить проект на исполнение. Если текст проекта не содержит синтаксических ошибок, то программа-компилятор переводит текст проекта с языка Object Pascal на язык команд, которые может исполнить процессор компьютера, и передает уже переведенный проект процессору на исполнение.

В ходе исполнения проекта, который автоматически создается при открытии нового проекта, на экране открывается окно, значения свойств которого (цвет, размеры, положение на экране, текст в строке заголовка и др.) установлены по умолчанию (рис. 5.7).

Для окончания исполнения проекта необходимо закрыть окно его исполнения, выбрав кнопку закрытия окна или нажав комбинацию клавиш Alt + F4.

В первоначальный проект, как и в любой другой, можно вносить изменения. Например, можно изменить значения некоторых свойств формы. Для этого на вкладке Свойства окна Инспектор объектов необходимо установить, например:

Caption - Первое окно

Color - clRed (color - цвет, red - красный)

Height - 450 Width - 700 Left - 600 Top - 300

Если сохранить новую версию проекта и снова исполнить его, тоже откроется окно, но другого цвета, других размеров, расположенное в другом месте экрана, с другим текстом в строке заголовка (рис. 5.8).

Чтобы закрыть окно среды Lazarus, можно выполнить команду Выход из меню Файл или выбрать кнопку закрытия окна среды в строке заголовка окна Lazarus.

Компьютерная программа — это алгоритм обработки данных, записанный на специальном языке и предназначенный для исполнения компьютером.

В процессе работы программа обрабатывает данные.

Данные, которые передаются в программу с некоторых устройств (например, с клавиатуры или с датчика температуры), из другой программы или другого источника (например, из текстового файла), называют входными (начальными) данными. Некоторые программы работают без входных данных.

При исполнении программы создаются и обрабатываются и другие данные, которые называют промежуточными данными.

Если целью исполнения программы является получение определенных данных, то эти данные называют выходными (результирующими) данными.

Язык, который используют для записи алгоритмов, предназначенных для исполнения компьютером, называют языком программирования.

Каждый язык программирования имеет следующие составляющие:

Алфавит - множество символов, из которых можно создавать слова и предложения этого языка.

Словарь - набор слов, которые используются в этом языке.

Синтаксис - правила составления и записи речевых конструкций: не словарных слов и предложений.

Семантику - установленное однозначное толкование языковых конструкций, правил их исполнения.

Среда разработки программ Lazarus состоит из:

•    редактора исходного кода для ввода и редактирования текста программ;

•    компилятора для перевода программы с языка программирования Object Pascal на язык команд, которые может исполнить процессор компьютера;

•    средств отладки программы для поиска в ней ошибок;

•    справочной системы

и других компонентов.

Форма - это объект, на котором можно разместить различные компоненты, например, кнопки, поля, метки, меню, полосы прокрутки и др. В ходе исполнения проекта форма открывается как окно приложения, на котором отображаются все объекты, расположенные на форме.

Примеры некоторых свойств формы:

•    Name (англ. name - имя) - его значение определяет имя формы как объекта;

•    Caption (англ. caption - заголовок) - его значение определяет текст в строке заголовка формы;

•    Color (англ. color - цвет) - его значение определяет цвет фона формы;

•    Height (англ. height - высота) - его значение определяет высоту окна в пикселях (пиксель - это точка графического изображения на экране);

•    Width (англ. width - ширина) - его значение определяет ширину окна в пикселях;

•    Top (англ. top - верх) - его значение определяет расстояние (в пикселях) от верхней границы окна до верхней границы экрана;

•    Left (англ. left - левый) - его значение определяет расстояние (в пикселях) от левой границы окна до левой границы экрана.

1°. Что такое компьютерная программа?

2\ Какие данные программы называют входными, промежуточными, выходными?

3°. Что такое язык программирования?

4\ Какие составляющие части языка программирования существуют?

Опишите каждую из них.

5\ Что такое синтаксическая ошибка?

6°. Для чего предназначена среда Lazarus?

7\ Какие основные составляющие среды Lazarus и каково их назначение? 8\ Для чего предназначена программа-компилятор? Каковы основные этапы ее исполнения?

9°. Что такое форма? Назовите несколько ее свойств.

10 °. Как открыть проект в среде Lazarus? Как сохранить проект?

1°. Создайте проект, исполнение которого откроет окно красного цвета размерами 400 х 350 и изменит текст в заголовке окна на ваше имя. Сохраните проект в папке с именем Задание 5.1.1, созданной в вашей папке.

2°. Создайте проект, исполнение которого откроет окно синего цвета размерами 200 х 450 и изменит текст в заголовке окна на вашу фамилию. Сохраните проект в папке с именем Задание 5.1.2, созданной в вашей папке.

3*. Создайте проект, исполнение которого откроет окно синего цвета размерами 300 х 300, левая граница которого находится на расстоянии 300 пикселей от левой границы экрана и верхняя граница которого находится на расстоянии 400 пикселей от верхней границы экрана. Сохраните проект в папке с именем Задание 5.1.3, созданной в вашей папке.

4*. Создайте проект, исполнение которого откроет окно серого цвета размерами 200 х 100, левая граница которого находится на расстоянии 150 пикселей от левой границы экрана и верхняя граница которого находится на расстоянии 100 пикселей от верхней границы экрана. Сохраните проект в папке с именем Задание 5.1.4, созданной в вашей папке.

Это материал учебника Информатика 8 класс Ривкинд