Муниципальное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 160
г.Тайга Кемеровской области
Создание простейших программ на ПК
(Язык программирования Pascal).
Исследовательская работа
по информатике
Выполнил: Смалёха М. В.
обучающийся 10 класса
физико-математического профиля
Руководитель:
Гредякина Н. А.
учитель информатики
Тайга 2010
Содержание
Введение
|
2
|
История Turbo Pascal
|
4
|
Исследование
|
14
|
Futurum
|
25
|
Заключение
|
27
|
Список использованной литературы
|
28
|
Введение
В наш век многие области деятельности человека связаны с применением компьютера. Эти машины плотно внедрились в нашу жизнь. Они имеют колоссальные возможности, позволяя тем самым освободить мозг человека для более необходимых и ответственных задач. Компьютер может хранить и обрабатывать очень большое количество информации, которая в настоящее время является одним из самых дорогих ресурсов. Но компьютер сам по себе не способен даже на простые операции, поэтому для того чтобы человек мог использовать компьютер необходимо так называемое программное обеспечение, которое руководит ресурсами компьютера и предоставляет их в распоряжение пользователя. Соответственно, требуется все более разнообразные программы для решения задач в областях применения ПК. Для компьютера разработано множество программ, меняя программы для компьютера, можно превратить его в рабочее место бухгалтера или конструктора, дизайнера или ученого, писателя или агронома.
Программа – логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для управления компьютером, поэтому программирование сводится к созданию последовательности команд, необходимой для решения определенной задачи. В узком смысле слова, программирование рассматривается как кодирование алгоритмов на заданном языке программирования. В более широком смысле программирование — процесс создания программ, то есть разработка программного обеспечения.
Самые первые программы разрабатывались на машинном языке, где слова этого языка представляют собой последовательность нулей и единиц, и не все люди могли заниматься их разработкой, только профессиональные программисты. В 60-е годы началась разработка языков программирования высокого уровня, которые позволили существенно облегчить работу программистов, и создание программ стало доступно даже для начинающих пользователей компьютера.
Практически все программы создаются с помощью языков программирования. Теоретически программу можно написать и средствами обычного человеческого языка – программирование на метаязыке, но автоматически перевести такую программу в машинный код пока невозможно из-за высокой неоднозначности естественного языка. Для представления алгоритма в виде, понятном компьютеру, служат языки программирования. Сначала разрабатывается алгоритм действий, а потом он записывается на одном из таких языков. C помощью языка программирования создается не готовая программа, а только ее исходный код, описывающий ранее разработанный алгоритм. Чтобы получить работающую программу, надо этот текст обработать специальными приложениями - трансляторами, – перевести в машинный код, либо исполнить.
Объектом моего исследования будет являться язык программирования Turbo Pascal.
Цель исследования – написать на языке Turbo Pascal несколько программ, которые найдут себе достойное применение.
Гипотеза моей исследовательской работы такова: я считаю, что на языке Turbo Pascal можно создавать несложные, но полезные программы.
План работы:
Изучить теоретический материал.
Провести исследование.
Проанализировать результаты.
История Turbo Pascal.
Чтобы компьютер выполнил решение какой-либо задачи, ему необходимо получить от человека инструкции, как её решать. Набор таких инструментов для компьютера, направленный на решение конкретной задачи, называемой компьютерной программой.
Современные компьютеры не настолько совершены, чтобы понимать программы, записанные на каком – либо употребляемой человеком языке – русском, английском, японским… Команды, предназначенные для ЭВМ, необходимо записать в понятной её форме. С этой целью применяются языки программирования – искусственные языки, алфавит, словарный запас и структура которых удобны человеку и понятнее компьютеру.
В самом общем смысле языком программирования называется фиксированная система обозначений и правил для описания алгоритмов и структур данных. Языки программирования имеют как бы два лица. Одно из них обращено к человеку, использующему язык для записи своих программ, а другое адресовано ЭВМ, которая должна понимать команды. Языки программирования делятся на языки низкого, высокого и сверхвысокого уровня.
Языки низкого уровня – это средство записи инструкций компьютеру простыми приказами – командами на аппаратном уровне. Такой язык отражает структуру данного класса ЭВМ и поэтому иногда называется машинно-ориентированным языком. Пользуясь системой команд, понятной компьютеру, можно описать алгоритм любой сложности. Правда, такая запись для сложных задач будет на столько громоздкой, что у человека будет мало шансов сделать её безошибочной, так как этот язы мало приспособлен для использования человеком, ведь запись программы на этом языке представляет собой последовательность нулей и единиц.
Существенной особенностью языков программирования низкого уровня является жесткая ориентация на определённый тип аппаратуры (систему команд процессора). В стремлении приспособить язык программирования низкого уровня к человеку разработан язык символического кодирования (автокод или язык ассемблера), структура команд которого определяется форматами команд и данными машинного языка. Программа на этом языке ближе к человеку, потому что операторы этого языка – те же команды, но они имеют мнемонические названия, а в качестве операндов используются не конкретные адреса в оперативной памяти, а их символические имена.
Более многочисленную группу составляют языки программирования высокого уровня, средства которых допускают описание задачи в наглядном, легко воспринимаемом виде. Отличной особенностью этих языков является их ориентация не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операторов, характерных для записи определённого класса алгоритмов. К языкам программирования этого типа относятся: Бейсик, Фортран, Алгон, Паскаль, Си. Программа на языках высокого уровня записывается системой обозначений, близкой человеку (например, фиксированным набором слов английского языка, имеющих строго определённое назначение). Программу на языке высокого уровня проще понять и значительно легче отладить.
К языкам программирования сверхвысокого уровня можно отнести Алгон-68, при разработке которого сделана попытка формализовать описание языка, приведшая к появлению абстрактной и конкретных программ. Абстрактная программа создаётся программистом, конкретная выводится из первой. Предполагается, что при таком подходе принципиально невозможно породить неверную синтаксически конкретную программу. Язык APL относят к языкам сверхвысокого уровня за счёт введения сверхмощных операций и операторов. Запись программ на таком языке получается компактной.
Все вышеперечисленные языки – вычислительные. Более молодые –декларативные (непроцедурные) языки, отличительная черта которых – задание связей и отношений между объектами и величинами и отсутствие определения последовательности выполнений действий. Такие языки сыграли важную роль в программировании, так как они дали толчок к разработке специализированных языков искусственного интеллекта и языков знаний.
Pascal — это императивный язык программирования, разработанный в качестве языка обучения структурному программированию. Название языку дано в честь выдающегося французского математика, физика, литератора и философа Блеза Паскаля. Он был создан как учебный язык программирования в 1968-1971 годах, профессором, директором института информатики Швейцарской высшей политехнической школы, швейцарским ученым Никлаусом Виртом на кафедре информатики Стэнфордского университета в Цюрихе.
Особенностями языка являются строгая типизация и наличие средств структурного, т.е. процедурного программирования. Паскаль был одним из первых таких языков. По мнению Н. Вирта, язык должен способствовать дисциплинированию программирования, поэтому, наряду со строгой типизацией, в Паскале сведены к минимуму возможные синтаксические неоднозначности, а сам синтаксис интуитивно понятен даже при первом знакомстве с языком.
Тем не менее, первоначально язык обладал множеством недостатков: невозможность передачи функциям массивов переменной длины, отсутствие нормальных средств работы с динамической памятью, ограниченная библиотека ввода-вывода, отсутствие средств для подключения функций написанных на других языках, отсутствие средств раздельной компиляции и т. п.
В настоящее время этот язык имеет более широкую сферу применения, чем предусматривалось при его создании. Свое признание Паскаль получил с появлением пакета Турбо Паскаль (Turbo Pascal). Этот язык отличается простотой понимания, стройностью и структурностью алгоритмов, быстротой компилятора и удобными средствами создания и отладки программ.
Целью работы Вирта было создание языка, который:
- cтроился бы на небольшом количестве базовых понятий;
- имел бы простой синтаксис;
- допускал бы перевод программ в машинный код простым компилятором.
Все эти качества сделали язык очень популярным и удобным для применения в школе.
В 1992 г. фирма Borland International выпустила два пакета, основанных на языке Паскаль: Borland Pascal 7.0 и Turbo Pascal 7.0. Первый может работать в трех режимах - обычном и защищенном режимах MS DOS и в системе Windows. Для него необходимо порядка 30 Мбайт на жестком диске и около 2 Мбайт оперативной памяти. Турбо Паскаль 7.0 работает только в обычном режиме MS DOS и менее требователен к характеристикам компьютера. Поскольку основные компоненты, которые мы будем рассматривать в нашем курсе, совпадают в обоих продуктах, в дальнейшем будет использоваться название Turbo Pascal.
Turbo Pascal - интегрированная среда разработки программного обеспечения для платформ DOS и Windows, и язык программирования в этой среде. Базовыми компонентами система программирования Turbo Pascal являются компилятор языка Паскаль, средства создания и редактирования исходных текстов программ и средства их отладки (поиска ошибок). Все эти компоненты объединены в единую интегрированную среду разработчика, с которой как раз и работает программист, создавая свои программы.
Интегрированная среда разработки – система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения. Обычно среда разработки включает в себя текстовый редактор, компилятор, интерпретатор, средства автоматизации сборки и отладчик. Иногда также содержит средства для интеграции с системами управления версиями и разнообразные инструменты для упрощения конструирования графического интерфейса пользователя.
Отладчик является модулем среды разработки или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе. Отладчик позволяет выполнять пошаговую трассировку, отслеживать, устанавливать или изменять значения переменных в процессе выполнения программы, устанавливать и удалять контрольные точки или условия остановки и т. д.
Интерпретатор — это языковый процессор, который построчно анализирует исходную программу и одновременно выполняет предписанные действия, а не формирует на машинном языке скомпилированную программу, которая выполняется впоследствии, т.е. это программа, осуществляющая покомандную обработку и выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компилятора, транслирующего всю программу без её выполнения). Иными словами интерпретатор служит переводчиком команд на язык компьютера.
Компилятор - машинная программа, используемая для компиляции. Компилятор предназначен для трансляции высокоуровневого языка в абсолютный код или, иногда, в язык ассемблера, и выполнения полученных команд. Входной информацией для компилятора (исходный код) является описание алгоритма или программа на проблемно-ориентированном языке, а на выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код).
Достоинствами языка Паскаль являются:
• Простой синтаксис языка. Небольшое число базовых понятий. Программы на Паскале достаточно легко читаемы.
• Достаточно низкие аппаратные и системные требования как самого компилятора, так и программ, написанных на Паскале.
• Универсальность языка. Язык Паскаль применим для решения практически всех задач программирования.
• Поддержка структурного програмирования, программирования "сверху-вниз", а также объектно-ориентированного программирования.
• Удобная среда разработки, включающая функциональный отладчик, доступный в любой момент.
• Контекстная справочная система, по которой можно изучать язык без обращения к сторонним источникам.
• Высокая скорость компиляции, высокая скорость выполнения откомпилированных программ.
• Встроенная возможность использовать вставки на языке ассемблера.
Наличие модулей в Turbo Pascal позволяет программировать и отлаживать программу по частям, создавать библиотеки подпрограмм и данных, воспользоваться возможностями стандартных модулей, неограниченно увеличивать кодовую часть программы.
Модуль Crt
Модуль Crt относится к стандартным модулям Турбо Паскаля и находится в файле turbo.tpl (Turbo Pascal Library). Для подключения модуля достаточно написать uses Crt. Модуль Crt содержит средства управления экраном в текстовом режиме и клавиатурой. Т.е. в модуле Crt хранятся константы, переменные и подпрограммы, предназначенные для работы с консолью.
В отличие от стандартного ввода - вывода, когда он осуществляется через операционную систему, подпрограммы модуля Crt работают с BIOS, и даже непосредственно с видеопамятью.
При работе с экраном через модуль Crt весь экран разбивается на отдельные строки, а каждая строка - на отдельные позиции, в каждую из которых можно поместить какой-либо символ из набора ASCII. Т.е. весь экран разбивается на отдельные неделимые прямоугольные элементы. Для каждого элемента можно задать цвет фона и цвет символа. Кроме того, символ можно сделать мерцающим. Строки экрана нумеруются сверху вниз, а столбцы слева направо, нумерация и строк, и столбцов начинается с единицы. Наиболее распространённым в настоящее время является текстовый режим 80x25 при 16 возможных цветах текста и фона.
Модуль Crt позволяет работать не только со всем экраном, но и выделять в нем прямоугольные окна. Любое окно задается своим левым верхним углом и правым нижним углом. Эти углы, как и любое положение на экране, задаются двумя координатами X и Y.
Все процедуры и функции расширяют возможности использования текстового режима экрана, находятся в стандартном модуле CRT.TPU и будут доступны в программе после объявления USES CRT.
Модуль Graph
Экран дисплея ПК представляет собой прямоугольное поле, состоящее из большого количества точек - пикселей. Дисплей может работать в текстовом и графическом режимах. Но в отличие от текстового режима в графическом режиме имеется возможность изменять цвет каждой точки. Таким образом экран в графическом режиме тоже разбит на большое количество точек, но в нём каждая из которых может иметь определённый цвет. Любое изображение может быть сформировано из набора пикселей, т.е. графический режим позволяет генерировать произвольные изображения путем высвечивания пикселей разными цветами.
Точки считаются одинаковыми и прямоугольными, все они плотно «уложены» на экране, то есть для любой точки можно указать, в какой строке и в каком столбце она находится. Номера строк и столбцов в графическом режиме используются как координаты точки, следовательно, координаты всегда целочисленные. В графическом режиме начало координат – точка (0,0) – находится в левом верхнем углу экрана, ось x направлена вправо, ось y направлена вниз.
Для различных графических режимов работы координатные сетки могут быть разными. Заметим, что существуют разные графические режимы, они отличаются количеством точек по горизонтали и вертикали (разрешением), а также количеством возможных цветов, например: 320x200x16, 640x480x16, 640x200x16, 800x600x256 и т. п.
Средства управления экраном в графическом режиме находятся в модуле GRAPH. Для того чтобы работа в графическом режиме была корректна, необходимо проверить, есть ли файл 'graph.tpu' в том каталоге, на который указывает опция Options\Directories\Unit Directories главного меню среды Turbo Pascal. После загрузки среды TP видеотерминал находится по умолчанию в текстовом режиме. Для того, что перейти в графический режим, необходимо предусмотреть в программе вызов графического драйвера.
Чтобы сделать процесс графического программирования более эффективным, фирма Borland International разработала специализированный модуль Graph, в которой находится библиотека, состоящая из более чем 70 графических подпрограмм, от побитовых, до подпрограмм высокого уровня: процедур и функций, осуществляющих работу с точками и графическими примитивами, различных стандартных констант и типов данных, набор драйверов, позволяющих работать с разными типами мониторов, и набор шрифтов для вывода на графический экран текстов разной величины и формы. Аппаратная поддержка графики ПК обеспечивается двумя основными модулями: видеомонитором и видеоадаптером. Какой бы адаптер ни был установлен на компьютере, мы можем использовать один и тот же набор графических процедур и функций Турбо Паскаля благодаря тому, что их конечная настройка на конкретный адаптер осуществляется автоматически. Эту настройку выполняют графические драйверы.
Запуск и завершение работы в графической системе осуществляется следующим образом:
1. Подключить модуль Graph: uses Graph;
2. Установить графический режим:
- описываем переменные, которые определяют графический драйвер и монитор: var gd, gm: integer;
- задаем команду ПК для самовыбора значений переменных: gd := Detect; (detect - драйвер сам определяет лучший режим)
- инициализируем графический режим: InitGraph(gd, gm, ’указывается путь к драйверу’)
С этого момента все графические средства доступны пользователю.
Завершить работу в графической системе: CloseGraph.
Инструменты работы с файлами.
В паскале работа с файлами осуществляется через специальные типы, доселе нам не известные. Это файловые типы, которые определяют тип файла, то есть фактически указывают его содержимое. Введение файлового типа в язык Паскаль вызвано необходимостью обеспечить возможность работы с периферийными (внешними) устройствами ЭВМ, предназначенными для ввода, вывода и хранения данных. С помощью этой переменной, которой присвоен необходимый тип, и осуществляется вся работа с файлами.
Файл - это упорядоченная последовательность однотипных компонентов, расположенных на внешнем носителе. Файлы предназначены только для хранения информации, а обработка этой информации осуществляется программами.
В Паскале определены текстовые файлы, типизированные и нетипизированные. Любые дисковые файлы становятся доступными программе после связывания их с файловой переменной, объявленной в программе. Все операции в программе производятся только с помощью связанной с ним файловой переменной. Файл, не содержащий ни одного элемента, называется пустым. Создается файл путем добавления новых записей в конец первоначально пустого файла.
Любой файл имеет три характерные особенности. Во-первых, у него есть имя, что дает возможность программе работать одновременно с несколькими файлами. Во-вторых, он содержит компоненты одного типа. Типом компонентов может быть любой тип Паскаля, кроме файлов. Иными словами, нельзя создать «файл файлов». В-третьих, длина вновь создаваемого файла никак не оговаривается при его объявлении и ограничивается только емкостью устройств внешней памяти.
Текстовые файлы – файлы на диске, состоящие из символов ASCII. Для разделения строк используются символы «конец строки». Текстовые файлы являются файлами с последовательным доступом. В любой момент времени доступна только одна запись файла. Другие записи становятся доступными лишь в результате последовательного продвижения по файлу. Текстовые файлы внутренне разделены на строки, длины которых различны. Для разделения строк используется специальный маркер конца строки. Объявляются текстовые файлы переменной типа text.
При работе с файлами выполняются операции ввода-вывода. Операция ввода означает перепись данных с внешнего устройства (из входного файла) в основную память ЭВМ, операция вывода - это пересылка данных из основной памяти на внешнее устройство (в выходной файл).
При работе с файлами существует определенный порядок действий, которого необходимо придерживаться. Вот все эти действия:
Создание (описание) файловой переменной;
Связывание этой переменной с конкретным файлом на диске или с устройством ввода-вывода (экран, клавиатура, принтер и т.п.);
Открытие файла для записи либо чтения;
Действия с файлом: чтение либо запись;
Закрытие файла.
|
