Интерпретация блок-схем

Томский государственный университет

Факультет прикладной математики и кибернетики

Кафедра программирования

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГАК

зав. кафедрой программирования профессор, д.т.н.

_______________ А.Ю.Матросова

“____ ” ________________ 1999 г.

Соловьёв Александр Станиславович

Система визуального программирования

“Блок-схема” на основе языка блок-схем

(дипломная работа)

Научный руководитель доцент, к.т.н.

_________ Н.А.Белоусова

Автор работы

_________ А.С. Соловьев

Томск 1999

Реферат

Дипломная работа представляет собой систему программирования, которая облегчает обучение программированию и началам алгоритмизации. Основная идея, положенная в основу работы, - это создание системы трансляции с языка блок - схем.

Созданная система “Блок-схема” обладает удобным интерфейсом, графическим редактором блок-схем, встроенным текстовым редактором, интерпретатором и конвертором на язык программирования Си. В системе предусмотрена возможность получения информации (справок) как о самой системе, так и о языке блок - схем. Система снабжена демонстрационными примерами.

Система создана в двух вариантах:

• Под операционную систему MS-DOS 3.x и выше;

• Под операционные системы Windiows 95, Windows 98 и Windows NT.

В первом случае, разработка велась с помощью языка Borland C++ 3.1 (совместима с языком Turbo C 2.0). Во втором, с помощью пакета Borland C++Builder 3.0.

Оглавление

Введение 4

1. Языки программирования 6

1.1. Классификация 6

1.2. Сравнительная характеристика языков. 8

2. Трансляторы 9

2.1. Классификация 9

2.2. Компиляторы и интерпретаторы 9

3. Язык блок-схем 11

3.1. Правила построения блок-схем 11

3.2. Блоки 12

3.3. Связки 14

3.4. Язык наполнения блок – схем 14

4. Система программирования 18

4.1. Графический редактор 18

4.2. Встроенный текстовый редактор 21

4.3. Интерпретатор 22

4.3.1. Этапы трансляции 22

4.3.2. Лексический анализ 24

4.3.2.1. Задачи лексического анализа 24

4.3.2.2. Сканер 25

4.3.3. Синтаксический и семантический анализ 27

4.3.4. Польская инверсная запись (ПолИЗ) 27

4.3.4.1. Алгоритм Дейкстры формирования ПолИЗа 28

4.3.4.2. ПолИЗ выражений, содержащих переменные синтаксиса 29

4.3.4.3. Алгоритм перевода ПолИЗа в машинные команды 31

4.3.5. Общая схема работы интерпретатора 34

4.4. Оболочка системы 35

4.4.1. Работа с файлами 35

4.4.2. Знакомство с системой 36

4.4.2.1. MS-Dos версия системы 36

4.4.2.2. Windows версия системы 40

4.5. Внутреннее представление данных 46

Заключение 48

Литература 49

Приложение 50

Приложение 1: Примеры блок-схем 50

Приложение 2: Матрицы переходов анализаторов 52

Приложение 3: Текст основных классов программы 58

Введение

Основная проблема, которая встает перед обучаемыми на занятиях по информатике, это неосязаемость изучаемого предмета. Живя в материальном мире человеку довольно трудно и не очень интересно разбираться с неосязаемыми операторами.

Наиболее естественной формой представления (восприятия) информации является графический образ – рисунок, чертеж, схема и т.д. К этой форме человек прибегает всякий раз (возможно неявно для себя), когда необходимо решать (описывать, формулировать) действительно сложные задачи. Эффективное оперирование наглядными образами, быстрое установление смысловой связи между ними – является сильной стороной человеческого мышления.

Еще во времена становления программирования, когда программы писались на внутреннем языке ЭВМ – машинном коде (ассемблере), неотъемлемой частью разработки программ было использование блок-схем. Как мы все хорошо знаем: “ Схемой алгоритма называется такое графическое представление алгоритма, в котором этапы процесса обработки информации и носители информации представлены в виде геометрических символов из заданного ограниченного набора, а последовательность процесса отражена направлением линий ” [1]. Их применение значительно облегчало восприятие и анализ программы. Двумерное представление программы более ясно отражало ее структуру. Применение блок-схем позволяло быстрее и качественнее разрабатывать и отлаживать программы, а также облегчалось их сопровождение. Данное свойство блок-схем было “узаконено” и они стали обязательной частью документации.

Сохранение двух различных форм представления программ – самого текста и блок-схемы всегда чревато ошибками, поскольку трудно постоянно поддерживать их соответствие. Более того, многие программисты никогда не любили вычерчивать блок-схемы и создавали их после того, как программа была закончена, и лишь потому, что блок-схемы требовались в качестве документации. Таким образом, польза, которую могли бы принести блок-схемы, отсутствовала и именно тогда, когда она была наиболее нужна – при разработке программы.

Естественным развитием данной ситуации является объединение двух подходов в описании программ: в виде текста и блок-схемы. Результатом такого объединения является понятие визуального программирования. Под ним понимается способ описания алгоритма решения задачи в графическом виде, соединяющий достоинства текста и блок-схем программ. Что в сочетании с современными графическими возможностями ЭВМ и их способностью взять на себя рутинные операции и максимально упростить весь процесс программирования, делает это направление очень перспективным.

Вследствие всего выше сказанного, представляет интерес реализация системы визуального программирования, в рамках которой, будет представлена возможность определения алгоритма в графическом виде, подобно блок-схеме, но с элементами потокового программирования и использованием в полной мере графических и интерактивных возможностей компьютера, что в конечном итоге не только облегчает понимание написанного, но и сильно облегчает процесс создания программ.

Обучаемый намного быстрее и легче разберется в каком либо языке, если ему дать возможность самому составить блок-схему алгоритма, посмотреть как он (алгоритм) будет выполняться, проследить изменения значений переменных, а затем посмотреть, как выглядит исходный текст непосредственно на изучаемом языке.

В 70ых годах были довольно успешные попытки создания систем, с помощью которых ЭВМ понимала язык блок-схем (например, ОДА). Но все-таки это были языки блок-схем не в чистом виде. В них присутствовали описатели, с помощью которых ЭВМ строила из алгоритма блок-схему.

В идеальном случае программист должен создавать блок-схему, непосредственно работая с планшетом, на котором изображается блок-схема.

Если ориентировать разрабатываемую систему на начинающего программиста, который учится не только программированию, сколько началам алгоритмизации, то система должна быть интерпретирующего типа с удобным интерфейсом. Это значит, что процесс интерпретации должен отображаться на экране в форме, позволяющей пользователю следить за этим процессом, прерывать его, наблюдать, как изменяются значения переменных.

1. Языки программирования

1.1. Классификация

В системном программировании языком называется определенный набор символов и правил (соглашений), устанавливающих способы комбинаций этих символов для записи осмысленных сообщений (текстов).

Различают, вообще говоря, нестрого, естественные языки, на которых говорят и пишут люди в повседневной жизни, и искусственные языки, создаваемые для некоторых частных целей.

Искусственные языки, предназначенные для записи программ, называются языками программирования. Каждая ЭВМ имеет свой собственный язык программирования – язык команд или машинный язык и может исполнять программы, написанные только на этом языке. В машинном языке каждой команде соответствует определенная операция, которую может выполнять машина. Однако на машинном языке программировать трудно из-за чрезмерной детализации программы. Поэтому уже на ЭВМ первого и второго поколения для повышения производительности труда программистов начали применять языки программирования, не совпадающие с машинными языками. На ЭВМ третьего поколения машинный язык практически не применяется для программирования задач, за ним сохранилась лишь роль внутреннего языка ЭВМ.

В настоящее время насчитывается несколько сотен различных языков программирования, которые классифицируются по разным признакам. Наиболее общей является классификация по степени зависимости языка от ЭВМ. По этому признаку языки делятся на две большие группы:

• Машинно-зависимые языки,

• Машинно-независимые языки.

Машинно-зависимые языки, в свою очередь, делят на машинные и машинно-ориентированные.

Машинно-ориентированные языки иногда называют автокодами. Различают два уровня машинно-ориентированных языков. К первому уровню относятся языки символьного кодирования, иначе называемые мнемокодами, а ко второму – макроязыки.

Мнемокод