Алгоритм және оның қасиеттері

• 
  
  
• 
  
  
• 
  
  М объектік модуль
  
  

Құрастырушы

Жүктелетін модуль

дайын, машина

тілдегі программа

Мұндай құрастырудың қажеттілігін әрбір объектік модульде берілген модульге тәуелсіз трансляцияланған немесе стандартты бағыныңқы программалар кітапханасында сақталатын басқа объектік модульге өтудің барлығымен қамтамасыз етіледі.

Әрбір жөндеуші программа нақтылы программалау тілінде жазылған программамен бірігіп жұмыс істеуге бағдарланған. Ол программадағы айнымалы мәндерінің өзгерістерін қарап шығуға, программаның орындалуын оперативті басқаруға, программаның орындалыушы операторын баспаға шығаруға, сонымен бірге басқа да қателіктерді іздеуді диалог режімінде жүзеге асыруға арналған программалық құралдарды береді.

Компьютердің оперативті жадына машина тіліндегі программа жүктеліп, компьютер оны орындауды бастағаннан кейін ғана компьютерде тікелей есеп шығару басталады. Машина тіліндегі программаның жұмысқа жарамды артық нұсқасы онда жіберілген қателіктерді тауып жөндейтін жөндеушіден өткеннен кейін ғана алынады.

Пайдаланушы модуліндегі қателіктерді екі түрге бөлуге болады:

• 
  синтаксистік (пайдаланып отырған программалау тілінің синтаксисі бойынша жіберуге болмайтын модуль мәніндегі құрылымдар);
  
• 
  мазмұндық (арифметикалық өрнектердегі дұрыс қойылмаған жақшалар, есептелу процесіндегі тармақталу шарттарының дұрыс тұжырымдалмауы, циклдің қайталану санының дұрыс берілмеуі т.с.с.).
  

Синтаксистік қателерді мәтінді синтаксистік талдау кезеңінде транслятор анықтайды және мәтіннен табылған қателіктің орнымен сипатын көрсететін диагностикалық хабар береді.

Мазмұнындағы қателіктерді анықтау үшін жоғарыда айтылғандай тест қолданылады.

Программаны жөндеу процесі кезінде программалаушыға аралық нәтижелерді беру қажет немесе кейбір командалардың орындалуының дұрыстығын тексеру керек. Бұл үшін программалау жүйесіндегі қызмет етуші жөндеушіні жұмысқа қосу керек. Программалаушы жөндеушіге тапсырма даярлау үшін арнайы тіл жасалады. Жөндеуші бұл тапсырмаларды компьютердің көмегімен орындайды. Ол жөнделіп жатқан программаның машиналық командалардың орындалуын қамтамасыз етуі және бақылау нүктелерінен өтуін қадағалауы тиіс.

• 
  аралық нәтижелерді баспаға шығару;
  
• 
  прогрмманың кезектегі бөлігіне қажетті бастапқы деректерді беру;
  
• 
  прогрммада қарастырған командалардың орындалу реттілігін өзгерту т.с.с.
  

Жөндеуші екі бөлімнен тұрады;

• 
  қайталаушы;
  
• 
  өңдеуші.
  

Компьютерде программаны орындауға даярлаудың танымал схемасы (келесі 80-ші бетте) мына төменгідей болады. Программаны даярлау мәтін редакторын пайдаланып орындалатын бастапқы модуль файлын құрып қалыптастырудан басталады. Бұдан соң бастапқы модульді компилятордың немесе ассемблердің көмегімен тарнсляциялау орындалады. Трансляциялаудың нәтижесінде басқа объектік модульдермен бірге құрастырушы бір жүктелетін модульге біріктіретін объектік модуль файлы пайда болады. Пайдаланушының командасы бойынша монитор жүктелетін модульді операциялау жүйеге орналастырады және оның орындалуын қамтамасыз етеді.

Алғашқы программаның мәнін ендіру

Мәтін редакторын

орындалады

Компилятормен

Трансляция
немесе ассамблермен

орындалады







Стандартты

бағыныңқы программа

Құрастырушы

Стандартты бағыныңқы программаның өзі модуль болып табылады, өйткені әрбір бағыныңқы программаны басқа программаны пайдалануға болады. Бағыныңқы программаның кемшілігі сонда, ол өзін шақырған программанмен ғана жұмыс істейді, ал бағыныңқы программаны орындалуына қажетті барлық информация сол шақырушы программа арқылы беріледі. Бұдан басқа кейбір жағдайларда бір программаның бірден бірнеше программамен бірге жұмыс істеу қажеттілігі пайда болады.

Модульдің бағыныңқы программадан айырмашылығы басқа модульдермен кеңінен жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Бұл модуль ұғымы бағыныңқы программа ұғымының одан әрі дамытылуы деген сөз, ал соңғысы модульдің дербес жағдайы болып табылады.

Қазіргі заманғы программалау жүйелері осы модульді программалауды ескеріп құрылады. Программалау жүйесінде модульдің үш түрі қолданылады:

• 
  пайдаланушы модуль;
  
• 
  жүктелуші модуль;
  
• 
  абсолютті модуль.
  

Пайдаланушы модулі екі бөлімнен тұрады:

• 
  модуль денесі;
  
• 
  паспорт.
  

Программаны алгоритмдік тілден машина тіліне аудару екі кезеңнен тұрады. Бірінші кезеңде модульді басқа модульдермен жұмыс істей алу күйіне келдіретін пайдаланушы модулінің пішінінен машиналық пішінге өту орындалады. Модульді ұсынудың осындай пішінді жүктелетін модуль деп аталады. Пайдаланушы модулінен жүктеуші модульге өту соған сай транслятордың көмегімен жүзеге асырылады. Әрбір модульді трансляциялау бар болғаны бір рет орындалады, одан соң ол кітапханада жүктелуші модуль түрінде сақталады.

Екінші кезеңде жүктелетін модульді нақтылы программамен жұмыс істеуге икемдеу жұмысы орындалады. Бұл кезең жүктеу деп, ал орындалатын программа жүктеуші деп аталады. Компьютердің жадына модульді ендіру, оның жадтағыоған бөлінген орынға икемделіп орналасуын, сонымен бірге модульді берілген параметрлерге икемдеуді жүктеу деп түсінеміз.

Модульді жүктеу жаңа программаға модуль қосылған сайын орындалатандықтан, жүктеу қарапайым әрі тез орындалу үшін жүктелуші модуль машина тіліне мүмкіндігінше жақын болуы тиіс.

Жүктелуші модуль пайдаланушы модуль сияқты екі бөлімнен тұрады:

• 
  модуль денесі;
  
• 
  паспорт.
  

Модульді программалаудағы нақты есепті шешуге арналған программа осы программаны құрайтын барлық модульдерді жіктеп, оларды біріктіру жолымен алынады. Егер бұл жағдайда кітапханада сақталуы дайын модульді пайдалануға болатын болса, онда тек жетіспендіктерін ғана қайта құруға тура келеді. Бұдан модульдердің бай кітапханасы программалауды жеделдетіп әрі қысқартатындығын көреміз.

Пайдаланушының компьютер көмегімен белгілі бір жұмыс атқаратын тапсырманы программалау жүйесінде тұжырымдап беру мүмкіндігі бар. Бұл үшін адамның жүйемен қарым-қатынас тілі пайдаланылады. Тапсырманың құрамында мыналар болуы мүмкін:

1. 
   трансляциялауға жататын пайдаланушы модулінің мәтіні;
   
2. 
   қандай модулдерді трансляциялағанан соң кітапханаға жазу керектігі туралы информация;
   
3. 
   жеке модулдерден, оның ішінде дайын модулдерден пайдаланушыны қызықтыратын программаны жинау туралы жүйеге берілетін нұсқау;
   
4. 
   алынған программаларды орындау туралы нұсқау.
   

Трансляторлар пайдаланушы модулін жүктелуші тілге аударады, сондықтан да бұдан әрі жүктелуші модуль қай модуль қандай транслятордың көмегімен алынғандығына қарамастан пайдаланыла беретін болады.

Жүктелуші модулдер компьютердің сыртқы жадындағы бір кітапханада сақталады. Әрбір модуль үшін кітапхана каталогында белгіленген модулдің аты, оның ұзындығы және кітапханадағы орны болады. Модулдің паспортын жеке сақтауға болады, сонда каталогта берілген модулдің паспортының ұзындығы және оның жадтағы орны туралы информация болады.

Біріне-бірі сілтеме жасай толтырылған паспорттар болған жағдайда машиналық программаны алу үшін модульдерді жүктеу процесін негізгі екі кезеңге бөлуге болады. Бірінші кезеңде берілген программаны алу үшін жүктелуге жататын барлық модулдер айқындалады, программалық модульдер арасындағы жадты болу жұмысы атқарылады және әрбір модуль үшін барлық сыртқы және жалпы объектілердің шын адрестері анықталады.

Бұдан әрі модульдерді тікелей жүктеу жұмысы атқарылып, екінші кезең орындалады.

Программалау тілдерінің қолданылуы
Кез келген компьютер информацияны жадына жүктелген программаны орындау арқылы өңдейді.

Программалау тілі символдардың жиынынан, осы символдардан тұратын тілдік нұсқаулардың семантикасынан және синтаксистен, яғни программаларды құру ережелерінің жүйесінен құралады.

Есептелуге тиісті есептерді шығаруға операторлы программалау тілдері пайдаланылады. Осы тілдердің көмегімен математикалық, физикалық және инженерлік есептерді шешу ыңғайлы. Бірақ есептелмейтін, яғни сандық емес есептерді шығаруда программаны сол есептерді шығару үшін арнайы жасалған, басқа тілдерден құрған дұрыс. Мысалы, бір тілден екінші тілге аудару немесе қателіктерді алдын ала болжау программаларын басқа тілдерде құру жақсы нәтиже береді.

Операторлы тілдерде алгоритмнің әрбір элементі қандайда бір оператордың көмегімен жазылады. Программада әрбір оператор белгілі бір әрекетті (операцияны) орындайды.

Кәдімгі жағдайда барлық операторлар арнайы ағылшын сөздерімен жазылады. Бір есепті шешуге арналған программа әртүрлі программалау тілдерінде жазылап трансляциялануы және әртүрлі компьютерлерде орындалуы мүмкін. Бір программаның өзін әр түрлі трансляторлар процессордың әртүрлі нұсқайлар тізбегіне түрлендіреді. Осыған қарамастан программаның орындалу барысында барлық айырмашылықтар жоғалып кетеді және бірдей нәтиже алынады. Осылайша, программа қандай программалау тілінде жазылмағандығына қарамастан, оның тұрақты нәтижесі болады және бұл есепті шешу тәсілін анықтайды.

Шын мәнінде программа мүлтіксіз орындалғанда есептің шешімін алуға мүмкіндік беретін әрекеттердің реттелген тізбегінен тұрады. Бұл әректтердің қалайша орындалатындығынның ешқандай мазмұны жоқ, яғни компьютердің көмегімен бе, қарандаш пен қағазды пайдаланып қолмен есептеу жолымен бе немесе қандай да бір басқа тәсілмен бе бәрібір. Әректтердің мұндай ретті тізбегі бұрын айтып кеткеніміздей есепті шешу алгоритмі деп аталады.

Осы тұрғыдан қарағанда программалау тілдері алгоритмдерді компьютердің көмегімен орындауға мүмкіндік беретін пішінде жазушы тілдер болып табылады. Алгоритмнің орындалуын берілген әректтерді ретімен іс жүзіне асыру деп түсіну керек.

Сонымен программа дегеніміз-бұл алгоритмді компьютер түсінетін тілде жазып көрсету деген сөз.

Қалай біз программалауды алгоритмдеуден бөліп қарасақ болады, алгоритмдерді жазу, сондай-ақ оны жасақтау проблемалары программалауда қиындықтар туғызатындығы түсінікті болады. Программалаудың осы екі кезеңін ажырата білу керек. Программалауды алгоритмді жасақтау және оны жүзеге асыру деп түсінген жөн.

Алгоритмді жазуға байланысты қиындақтарды әдетте оңай жеңуге болады. Қазіргі заманғы программалау тілдерінде кез келген проблемаларды жеңіп шығуға болатын әртүрлі қуатты операторлардың саны жеткілікті.

Алгоритмді жазудың күрделілігі берілген тілді одан да тереңірек оқып үйренуге немесе өте қуатты программалау тілін игеруге итермелеуі мүмкін.

Егер алгоритмді жасақтау проблемасы қиындық тудырса, онда біраз уақытқа дейін программаны жазуды қоя тұрып, есепті шешу үшін не істеу керектігін, оны қалай жүзеге асыруды ойлану керек. Есепті шешудің алгоритмін жасау жай ған программа жазғанға қарағанда өте күрделі және шығармашылықпен жұмыс істеуді талап ететін мәселе.

Нақтылы дағдылар әр түрлі есептерді шығару кезіндегі программалау тәжірибелерімен бірге келеді.

Жинақталған білім мен дағдыны қолдану мүмкіндігі алгоритмді жасау мезетінде есептің нақтылы мазмұнының мәні болмайтын жағдаймен байланысты. Ғылымның, техниканың және мәдениеттің әртүрлі салаларындағы есептердің бәріне бір ғана немесе оған өте жақын алгоритмнің өзі пайдаланылуы мүмкін. Жинақталған тәжірибелер тіптен басқа есептерді шешуде пайдаланылған принциптерге сүйене оырып программалар құруға мүмкіндік береді. Алгоритмдерді қайталап пайдаланғанда кейде оларды бір программалау тілінен басқа программалау тіліне аудару талап етіледі. Мұндай түрлендіру программаны қайтадан жасағанға қарағанда өте ыңғайлы және кейбір жүйелерде автоматты түрде жасалуы мүмкін.

Әрбір есеп әдетте сөз түрінде адам тілінде тұжырымдалады. Есепті компьютердің көмегімен шығаруға даярлау үшін оны формальды түрде көрсету керек. Есепті формальды түрде көрсетудің әртүрлі тәсілдері программалауда ғана емес білім берудің түрлі салаларында пайдаланылады. Мысалы, есепті алгебралық немесе гоеметриялық тәсілдер арқылы шығарғанда шығарылып отырған есептегі айтарлықтай мәні жоқ барлық деректерді алып тастау керек, яғни есепті ықшамдап математикалық пішінге келтіру оны шешудің бірінші қадамы болып табылады. Бұдан кейін есептің күрделілігін бағалау шамамен есепті шешуге қажетті ресурстарды және оған кететін уақытты анықтау керек.


BASIC программалау тілі туралы мағұлматтар

BASIC (beginners All- purpose Symblic Instuction Codt-әуесқойларға арналған көп мақсатты символдық тіл) праграммалау тілі алғаш рет 1985 жылы АҚШ-та жасалған. Бұл тіл қазіргі кезде өзінің өте қарапайымдылығына байланысты дүние жүзіне көп таралған тілдердің бірі. Ол оңай әрі жеңіл меңгерілетіндігімен ғана ерекшеленіп қоймайды, сонымен бірге компьютермен адам арасындағы қарым- қатынансты диалог түрінде жүргізуге мүмкіндік беретін өте ыңғайлы тіл болып саналады. Сондықтан да бұл бұл тіл қазіргі кезде шығарылатын барлық дербес компьютерлерге кеңінен қолданылады.

1985 жылы орта мектептегі «Информатика мен есептеуіш техника негіздері» пәні ендірілгеннен кейін оқушыларды праграмалау тіліне үйрету үшін BASIC тілі таңдалынып алынды. Балаларды оқыту және білім беру тұрғысынан қарағанда BASIC тілі дидактикалық бағыттағы тіл болып саналады. Бұл тілді оқушылар ана тілін меңгергендей жеңіл меңгереді. Алдымен оқушылар алфавитпен танысып әріптерден сөздер құрастырады, әрбір сөздің мағынасына көңіл бөледі.

Мұғалім BASIC праграмалау тілімен оқушыларды таныстырғанда айтарлықтай қиындықтара кездеспейді.

BASIC тілінде операторлар праграмалау кезінде қолданылады да, алгаритмнің іс-қимылынын сипаттайтын компьютерлермен арадағы қатынас құралы болып табылады.

BASIC тілінің алфавиті
Кез–келген прогрмманы жазу үшін BASIC тілінде бірнеше топқа біріктірілген символдар жиыны пайдаланылады. Оны BASIC тілінің алфавиті деп атайды.

Оларға мыналар жатады:

1. Латын алфавитінің бас және кіші әріптері.

2. Орыс алфавитінің бас және кіші әріптері.

1. Араб цифрлары 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.

2. Арихметикалық амалдардың таңбалары:

• 
  +поюс;
  
• 
  -минус;
  
• 
  *көбейту;
  
• 
  / бөлу;
  
• 
  ^ дәрежеге шығару
  

• 
  = тең:
  
• 
  > үлкен
  
• 
  < кіші
  
• 
  <= үлкен немесе тең ( кіші емес);
  
• 
  >= кіші несесе тең (үлкен емес);
  
• 
  <> тең емес.
  

• 
  . нүкте;
  
• 
  , үтір:
  
• 
  ; нүктелі үтір;
  
• 
  : қос нүкте;
  
• 
  # нөмір;
  
• 
  $ ақша бірлігінің таңбасы немесе доллар таңбасы деп те аталады;
  
• 
  % пайыз;
  
• 
  & коммперциялық И, немесе амперсанд деп аталады;
  
• 
  _ астын сызу;
  
• 
  ' апостраф;
  
• 
  " тырнақша;
  
• 
  ( сол дөңгелек жақша;
  
• 
  ) оң дөңгелек жақша;
  
• 
  [ сол квадрат жақша;
  
• 
  ] оң квадрат жақша;
  
• 
  ? сұрақ белгісі;
  
• 
  @ коммерциялық «ЭТ»;
  
• 
  ! леп белгісі;
  

Арихметикалық амалдар және қатынас амалдардың таңбалар тобы праграммада арихметикалық өрнектерді жазу үшін қолданылады.

BASIC тілінің алфавитінен тілдің элементтері - шамалар, өрнектер, операторлар құлылады.

Деректер және олардың түрлері

Кез – келген есепті компьютерде шығару оған бастапқы информацияны ендіруді талап етаді. Бұл информацияны шатты түрде:

• 
  нені өндеу кере?
  
• 
  Қалайша өндеу керек?
  

Осы жоғарыда аталған информацияның бірінші түрі деректер деп, ал екіншісі праграмма деп аталады.Праграмма әр түрі деректерді өңдей алады. BASIC тілінде өндеу объктілеріне (деректердің түрлеріне) мыналар жатады.

• 
  Сандық және символдық тұрақтылар;
  
• 
  Сандық және символдық айнымалылар:
  
• 
  Сандық және символдық массивтер.
  

Сандық тұрақтылардың мынандай түрлері бар:

• 
  бүтін ондық;
  
• 
  бүтін оналтылық;
  
• 
  бүтін сегіздік;
  
• 
  бүтін екілік;
  
• 
  нақты тұрақты үтірі (нүктелі);
  
• 
  нақты жылжымалы үтірлі (нүктелі);
  

• 
  бүтін тұрақты;
  
• 
  нақты тұрақты;
  

Бүтін тұрақты пайыз «%» таңбасымен аяқталатын алдында «+» немесе «-»таңбасы бар ондық цифрлардың ақтық тізбегі түрінде жазылады. Мысалы, 15%,-129%, 1000%.

Мұндағы % таңбасы бүтін тұрақты екендігінің белгісі болып табылады. Бүтін тұрақтылар 32767 –ге дейінгі аралықта пайдалынылады.

Бұл аралықтан тыс жатқан бүтін тұрақтылармен амалдар орындауға әрекет жасалса, онда қате кеткендігі туралы хабар экранға шығады. Оналтылық,сегіздік және екілік санау жүйелеріндегі бүтін тұрақтыларды жазуда бүтін тұрақтының алдына Н.О.В символдары қойылып жазылады. Мысалы,

• 
  127;-1719;+13123 бүтін ондық тұрақтылар;
  
• 
  НFFA, H12E,- H1Aоналтылық тұрақтылар;
  
• 
  О1416, -О7583- сегіздік тұрақтылар;
  
• 
  В0101, -В10011101- екілік тұрақтылар;
  

Сандарды жазуда компьютерлердің бпрлық амалдарды ақтық дәлдікпен орындайтындығы ескеру керек. Сондықтан компьютерге цифрларының саны тіптен көп сандарды беру барлық уақытта орынды бола бермейді.

Нақты санның бүтін бөлігі бөлшек бөлігінен нүкте арқылы ажыратылып жазылады. Бүтін және бөлшек бөліктердің болмауы және оң сандардың алдында «+» таңбасының да болмауы мүмкін. Нақты сандарды жазып көрсетудің екі түрлі тәсілі бар. Бірінші тәсілде тұрақты нүктелі сандар жиі қолданылады. Мысалы: 1882.74 0.000072,-47, -413.07.

Екінші тәсілде ол сандар жылжымалы нүктелі пішімде жазылады. Өте үлкен немесе өте кіші сандарды жазу үшін санды 10-ның жәрежесіне көбейтіп жазу қолданылады. Мысалы: 3,700000 санын 3.7*10⁶ пішімде жазуға болады. BASIC тілінде бұл сан 3.7Е6 түрінде жазылады. Осылайша, кәдімгі матаеатикалық жазуда жиі кездесетін m санын 10-ның дәрежесіне көбейтіп жазудың (m10^+-p) орнына mE+-p символдық жазуы қолданылады. Мұнда m –санның мантиссасы, ал p- санның дәрежесі деп аталады.

Нақты тұрақты нүктелі сандар дара дәлдікті көрсетукүшін санның оң жағына қосылып жазылатын мына төмендегідей таңбалар пайдаланылады:

• 
  !- дара дәлдіктің таңбасы;
  
• 
  # (немесе бос орын) – екі еселі дәлдіктің таңбасы.
  

Тұрақты нүктелі сандардың мысалдары:

• 
  2.793!, -9.485!- дара дәлдікті:
  
• 
  394.3715802- 1.879 –екі еселі дәлдікті;
  
• 
  497.6573, -41378.28.
  

сан дейміз. Мұндай сандар- 9.99999*10⁶²-ден +9.99999*10⁶²-ге дейінгі аралықта беріледі.

Компьютерде нүктелі тұрақтылар да дара дәлдікті (мантиссасы 6 цифрға дейін) және екі еселі дәлдікті (мантиссасы 14 цифрға дейін ) болады. Жылжымалы еүктелі тұрақтылардың дәлдігін көрсету үшін санның дәрежесін бейнелеуде соңынан екі цифрдан артық емес бүтін ондық тұрақты келетін Е әрпі (кәдімгі дара дәлдікті көрсету үшін) пайдаланылады. Нақты тұрақтыларды дұрыс жазып көрсетудің бірқатар мысалдарын келтірейік:

Математикалық жазылу Бейсік тілінде жазылуы

-6.2 -6.2

5.000 5.000(+5.000)

0.006 0.006

8.6*10⁵ 8.6Е5(+8.6Е+5)

-0.00032 -3.2Е-4

0000=0*10 1Е4

Сандардың оның діріжесі түрінде жазылып көрсетуге Е әріпінен кейін тұрған сан тек бүтін сан болады.

BASIC тілінің кейбір түрлерінде нақты тұрақтыларды жазуда міндетті түрде қояды,ал бүтін тұрақ тылардың белгісі ондық нүктенің болмауы болып табылады.

BASIC тілінің алфавитіне енетін тырнақшаға алынған әріптердің, цифрлардың және т.б. символдардың тізбегін символдық тұрақтылар дейміз. Бұл тізбекте орыс әріптері де қолданылады.

Символдық тұрақтыға енбейтін жалғыз символ: ол- сол тырнақшаның өзі. Символдық тұрақтылардың сандық мәні болмайды және ол символдардың тізбегімен және құрамымен сипатталады.

Тырнақшаға алынғандардың бәрі символдық тұрақтының мәні деп аталады, ал мәндегі символдардың саны оның L ұзындығы деп аталады. Олар әр түрлі информациялық есептерді шешуде жіне мәтіндік информацияларды өңдеуде пайдаланылады. Мысалы, «А және В-ның мәндерін ендіріңдер», « КЕСТЕ», « Тұрақты» «Х=» «Оар алақай деп айқайлайды».

Символдық тұрақтылар мітіндерді өндеуде, сонымен бірге праграмманы орындауда, түсініктеме беруші мәтіндерді шығаруда және есептеу нәтижелерін безендіруде пайдаланылады. Оның ұзындығы 0-ден (бос қатар) 255 символға дейін өзгере алады.