5. Основные элементы алгоритмического языка
Алгоритмический язык (как и любой другой язык) образуют три его составляющие – алфавит, синтаксис и семантика. Алфавит – это фиксированный для данного языка набор основных символов, т.е. «букв алфавита», из которых должен состоять любой текст на этом языке – никакие другие символы в тексте не допускаются. Синтаксис – это правила построения фраз, позволяющие определить, правильно или неправильно написана та или иная фраза. Точнее говоря, синтаксис языка представляет собой набор правил, устанавливающих, какие комбинации символов являются осмысленными предложениями на этом языке. Семантика определяет смысловое значение предложений языка. Являясь системой правил истолкования отдельных языковых конструкций, семантика устанавливает, какие последовательности действий описываются теми или иными фразами языка и в конечном итоге какой алгоритм определён данным текстом на алгоритмическом языке.
5.2. Основные понятия алгоритмического языка
Каждое понятие алгоритмического языка подразумевает некоторую синтаксическую единицу (конструкцию) и определяемые ею свойства программных объектов или процесса обработки данных. Понятие языка определяется во взаимодействии синтаксических и семантических правил. Синтаксические правила показывают, как образуется данное понятие из других понятий и букв алфавита, а семантические правила определяют свойства данного понятия Основными понятиями в алгоритмических языках обычно являются: Имена (идентификаторы) – используются для обозначения объектов программы (переменных, массивов, функций и др.). Операции . Типы операций : Арифметические операции + , — , * , / и др. Логические операции и , или , не .
41 Операции отношения < , >, <=, >= , = , <> . 
Операция конкатенации (иначе, «присоединения») символьных значений друг с другом с образованием одной длинной строки; изображается знаком «+». Данные – величины, обрабатываемые программой. Имеется три основных вида данных – константы, переменные и массивы. 
Константы – это данные, которые зафиксированы в тексте программы и не изменяются в процессе её выполнения. Примеры констант: — числовые 7.5, 12; — логические да (истина), нет (ложь); — символьные «А», «+»; — литерные «abcde», «информатика», «» (пустая строка). 
Переменные обозначаются именами и могут изменять свои значения в ходе выполнения программы. Переменные бывают: — целые; — вещественные; — логические; — символьные; — литерные. 
Массивы – последовательности однотипных элементов, число которых фиксировано и которым присвоено одно имя. Положение элемента в массиве однозначно определяется его индексами (одним, в случае одномерного массива, или несколькими, если массив многомерный). Иногда массивы называют таблицами. Выражения – предназначаются для выполнения необходимых вычислений, состоят из констант, переменных, указателей функций (например, exp(x)), объединённых знаками операций. Выражения записываются в виде линейных последовательностей символов (без подстрочных и надстрочных символов, «многоэтажных» дробей и т.д.), что позволяет вводить их в компьютер, последовательно нажимая на соответствующие клавиши клавиатуры. Различают выражения арифметические, логические и строковые. 
Арифметические выражения служат для определения одного числового значения. Например, (1+sin(x))/2. Значение этого выражения при x=0 равно 0.5, а при x = p / 2 – единице.
42 
Логические выражения описывают некоторые условия, которые могут удовлетворяться или не удовлетворяться. Таким образом, логическое выражение может принимать только два значения – «истина» или «ложь» (да или нет). Рассмотрим в качестве примера логическое выражение x * x + y * y < r * r , определяющее принадлежность точки с координатами (x, y) внутренней области круга радиусом r c центром в начале координат. При x = 1, y = 1, r = 2 значение этого выражения – "истина", а при x = 2, y = 2, r = 1 – "ложь". 
Строковые (литерные) выражения. Значения – тексты. В них могут входить литерные константы, литерные переменные и литерные функции, разделённые знаком операции сцепки. Например, А + В означает присоединение строки В к концу строки А . Если А = «куст «, а В = «зелёный», то значение выражения А + В есть «куст зелёный». Операторы ( команды). Оператор – это элемент языка, который задаёт полное описание некоторого действия, которое необходимо выполнить. Каждый оператор представляет собой законченную фразу языка и определяет некоторый вполне законченный этап обработки данных. В состав опеpатоpов входят : — ключевые слова; — данные; — выражения и т.д. Операторы подразделяются на исполняемые и неисполняемые . Неисполняемые операторы предназначены для описания данных и стpуктуpы пpогpаммы, а исполняемые – для выполнения различных действий (напpимеp, опеpатоp присваивания, опеpатоpы ввода и вывода, условный оператор, операторы цикла и др.). В состав операторов входят ключевые слова, данные, выражения и т.д. Стандартная функция – подпрограмма, заранее встроенная в транслятор язы- ка для вычисления часто употребляемых функций. В качестве аргументов функций можно использовать константы, переменные и выражения. Подпрограмма – это последовательность операторов, которые определены и записаны только в одном месте программы, однако их можно вызвать для выполнения из одной или нескольких точек программы. Программа – это последовательность инструкций, предназначенных для выполнения компьютером. В настоящее время программы оформляются в виде текста, который записывается в файлы.
43 Программирование – это теоретическая и практическая деятельность решения задачи средствами конкретного языка программирования и оформления полученных результатов в виде программы. В общем случае программа может иметь модульную структуру, т.е. состоять из нескольких программных единиц, связанных между собой командами передачи управления. Такой принцип построения программ называется модульным. Программная единица, с первой команды которой начинается выполнение программы, называется головной программой. Остальные программные единицы, входящие в единую программу, называются подпрограммами. Функция – это программная единица, которая может быть употреблена в выражении. Функция прямо возвращает величину, которая используется при вычислении этого выражения и, кроме того, может возвращать величины через параметры. Процесс разработки многомодульных программ эффективнее, особенно если разрабатывается программа большого размера, когда над реализацией проекта может работать несколько программистов, каждый из которых имеет возможность модифицировать фрагменты программы, не мешая работе остальных. Подпрограммы и функции позволяют создавать большие структурированные программы, которые можно делить на части. Это даёт преимущества в следующих ситуациях: если программа большая, разделение её на части облегчает создание, тестирование и её сборку; если программа большая и повторная компиляция всего исходного текста занимает много времени, разделение её на части экономит время компиляции; если процедуру надо использовать в разных случаях разным образом, можно записать её в отдельный файл и скомпилировать отдельно.
Описание и ввод значений в массив в Алгоритмическом языке
Запишем алгоритм ввода значений в массив температур. Сначала посмотрим, как это делается в АЯ. Рассмотрим два варианта алгоритмов на АЯ, использующих разные способы организации цикла.
алг Ввод массива, вариант 1
вещ таб Т[1:12]
пока I
алг Ввод массива, вариант 2
вещ таб T[1:12]
цел I
д ля I от 1 до 12 шаг 1 повторять
Обратите внимание на вторую строку алгоритмов. В ней присутствует описание массива температур. В АЯ массив называется таблицей. Запись
вещ таб Т[1:12]
описывает таблицу (массив) вещественного типа, имя которого Т и элементы пронумерованы от 1 до 12.
Цикл с параметром в Алгоритмическом языке
В первом варианте алгоритма используется уже знакомая вам алгоритмическая структура цикла с предусловием. Переменная I играет роль параметра цикла, изменяющегося от 1 до 12 с шагом 1. Внутри цикла она используется в качестве индекса в обозначении элементов таблицы: Т[ I ].
Ввод организован в режиме диалога. Вы уже знаете, что это обязательное условие дружественности интерфейса программы. Перед вводом каждого очередного элемента таблицы на экран будет выводиться его имя. Это результат выполнения команды вывод ”Т[«, I, «]=». После этого программист должен ввести с клавиатуры соответствующее число (команда ввод Т[ I ]). На экране получим:
Во втором варианте используется алгоритмическая структура, которая называется цикл с параметром. Ее общая форма такая:
для от
шаг повторять
Параметром цикла должна быть переменная целого типа. В нашем примере это переменная I. Выполнение тела цикла повторяется для всех последовательных значений параметра от начального до конечного значения включительно с изменением его значения при каждом повторении на величину шага. Следовательно, по второму варианту алгоритма будут выполняться те же самые действия, что и по первому.
Расчет среднего значения элементов массива
Теперь сформулируем задачу обработки массива температур, которую будем решать дальше. Вычислим среднегодовую температуру. Для этого нужно сложить все 12 значений таблицы и разделить сумму на 12. Полученную величину выведем в качестве результата.
Эту задачу легко решить с помощью электронных таблиц. На рисунке 2.9 показана такая таблица. В ячейки В2:В13 заносятся значения температур. В ячейку В14 помещается формула: =CPЗHAЧ(B2:B13). Результат (в режиме отображения значений) в ячейке В14 — 2,56.
Табличный процессор — это программа, составленная программистами на некотором языке программирования. Вот мы и разберемся, как программируется вычисление среднего значения числового массива, реализованное в функции СРЗНАЧ.
Запишем алгоритм в полном виде (с вводом, вычислениями и выводом) используя в нем для организации циклов структуру цикла с параметром.
алг Средняя температура
вещ таб Т[1:12]
ц ел I, вещ Tsred
для I от 1 до 12 шаг 1 повторять
для I от 1 до 12 шаг 1 повторять
вывод «Среднегодовая температура = «, Tsred
Обратим внимание на следующие особенности алгоритма. Появилась новая переменная TsrecL, в которой вычисляется среднее значение:
Tsred= (T [1] + Т[2] + T[3] +. + Т[12])/12.
Переменная Tsred имеет вещественный тип. Перед циклом суммирования этой переменной присваивается нулевое значение. Так всегда следует поступать с переменной, в которой накапливается сумма какой-то последовательности слагаемых. При каждом повторении цикла к значению переменной Tsred добавляется очередное слагаемое. После окончания цикла полученная сумма делится на 12. Это искомый результат, который выводится на экран.
Коротко о главном
Массив — ограниченная последовательность однотипных величин.
Линейная таблица в программировании называется одномерным массивом.
В описании массива указывается его тип, имя, границы индексов.
В алгоритмах, связанных с перебором элементов массива, удобно использовать структуру «цикл с параметром».
Вопросы и задания
2. Самостоятельно придумайте примеры данных, которые можно организовать в виде массива. В каждом примере отметьте: каким именем можно обозначить массив, как пронумеровать его элементы, какой тип будет иметь массив? Опишите массивы по правилам АЯ.
3. Для тех же исходных данных, что рассматриваются в параграфе, составьте алгоритм, в котором вычисляются четыре величины: средние температуры зимних, весенних, летних, осенних месяцев.
4. Вы посетили магазин и купили 10 видов товара. В таблицу Т[ 1:10] вы записали количество купленного товара каждого вида. В таблицу С[1:10] записали цены единиц каждого вида товара соответственно. Составьте алгоритм вычисления общей стоимости всех покупок.
ЕК ЦОР: часть 2, глава 6, § 41. ЦОР № 8, 9.
Массивы в Паскале
Основные темы параграфа:
■ описание массива в Паскале;
■ цикл с параметром на Паскале;
■ программа с двумя массивами.
А теперь посмотрим, как можно на Паскале запрограммировать алгоритм вычисления среднегодовой температуры. Для этого сначала познакомимся с правилами описания массивов. Заметим, что в этом учебнике мы ограничиваемся работой только с одномерными массивами (линейными таблицами).
Описание массива в Паскале
Формат описания одномерного массива на Паскале такой:
Слово «array» буквально переводится как «массив». Границы индекса могут быть любыми целыми числами. Важно, чтобы нижняя граница была меньше верхней границы. Описание массива температур будет следующим:
var Т: array [1..12] of real;