§ 8. Что такое программирование

Определения и обозначения

Программирование — процесс создания программ для компьютера. Он включает запись разработанного алгоритма на языке программирования, проверку текста и подготовку результата к выполнению. Это нужно, чтобы превратить идею решения задачи в точные действия, которые сможет выполнить компьютер.

Программа — алгоритм, записанный на языке, понятном компьютеру после необходимого преобразования. Она задаёт последовательность действий для получения результата из исходных данных. Благодаря программе компьютер может многократно выполнять один и тот же способ решения.

Язык программирования — формальный язык для записи алгоритмов и программ. У него есть строгие правила записи команд и правила, определяющие смысл этих команд. Такой язык нужен для однозначного общения человека с компьютером.

Транслятор — программа, которая переводит программу с одного языка на другой, обычно в форму, пригодную для выполнения компьютером. Он обрабатывает исходный текст и создаёт или выполняет преобразованный вариант. Конкретный результат зависит от языка программирования и вида транслятора.

Как это устроено

Решение задачи начинается не с набора команд, а с её постановки. Нужно выяснить, что дано, что требуется получить и какие ограничения существуют, после чего разработать алгоритм. Затем алгоритм записывают средствами выбранного языка, потому что компьютер должен получить точную последовательность операций, а не общее описание замысла.

Язык программирования подчиняется точным правилам, поскольку компьютер выполняет команды буквально. Если пропущен символ или нарушен порядок частей команды, компьютер не может надёжно восстановить намерение автора. Поэтому синтаксис отвечает за правильную форму записи, а смысл команд должен быть заранее определён правилами языка.

Исходная программа — текст, который пишет человек на языке программирования. Процессор не работает с таким текстом напрямую: ему нужны машинные команды, представленные в форме, которую понимает конкретная система. Различие между исходной и машинной программами объясняет, почему между написанием текста и запуском появляется дополнительный этап.

Транслятор преобразует исходную программу в другую форму, пригодную для компьютера. В зависимости от языка и выбранного транслятора результатом может стать машинный код, промежуточное представление или последовательное выполнение команд. Поэтому один и тот же исходный текст может обрабатываться по-разному в разных системах программирования.

Компилятор заранее переводит программу целиком или значительную её часть, а затем компьютер запускает полученный результат. Интерпретатор читает исходный текст, анализирует очередную команду и сразу выполняет её, переходя к следующей. Предварительная компиляция часто позволяет быстрее выполнять готовую программу, а интерпретация удобна для пошаговой проверки и запуска без отдельного этапа получения машинного файла.

Составляющие процесса программирования

Таблицу удобно читать как цепочку: от способа решения к тексту, затем к переводу и выполнению. Язык программирования связывает идею алгоритма с записью исходной программы. Транслятор обеспечивает переход от записи человека к действиям компьютера.

Разбор задач

Площадь прямоугольника

Условие. Даны длина a и ширина b прямоугольника. Требуется получить его площадь S. Сначала отделяем постановку задачи от записи: формула и порядок действий должны появиться раньше команд языка.

1. Определяем исходные данные: a и b.
2. Определяем результат: площадь S.
3. Строим алгоритм: ввести a и b, вычислить S = a · b, вывести S.
4. Записываем эти действия на выбранном языке программирования.

Ответ. В программе будет реализован алгоритм S = a · b. Если записать только формулу без ввода данных и вывода результата, задача останется решённой не полностью.

Сумма двух чисел

Условие. Дан алгоритм: получить два числа, сложить их и вывести сумму. Нужно определить, что понадобится для превращения алгоритма в работающую программу. Сам алгоритм ещё не является исходным текстом конкретного языка.

1. Выбираем язык программирования и записываем команды ввода двух чисел.
2. Добавляем команду вычисления суммы и сохраняем результат.
3. Записываем команду вывода результата.
4. Перед запуском передаём исходный текст транслятору, который подготовит его для компьютера.

Ответ. Понадобятся команды выбранного языка и транслятор. Только после записи и необходимого преобразования алгоритм станет программой, которую компьютер сможет выполнить.

Компилятор или интерпретатор

Условие. В первой ситуации программа переводится до запуска, а во второй команды разбираются и выполняются последовательно. Нужно определить используемый способ и сравнить ход работы. Критерий выбора — момент, когда происходит перевод исходного текста.

1. Если сначала обрабатывается программа целиком и создаётся подготовленный результат, используется компилятор.
2. Если команда анализируется и выполняется непосредственно во время движения по тексту, используется интерпретатор.
3. При компиляции ошибки часто выявляются до запуска соответствующего результата, а при интерпретации выполнение может остановиться на первой обнаруженной проблеме.

Ответ. Предварительный перевод означает компиляцию, последовательный разбор во время работы — интерпретацию. В обоих случаях исходная программа должна быть записана по правилам языка, но путь к выполнению различается.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Алгоритм и программу считают одним и тем же, потому что оба описывают действия. На самом деле алгоритм задаёт способ решения, а программа выражает его средствами конкретного языка. Проверка проста: спросите, можно ли выполнить описание без выбора языка и записи его команд.

Ошибка 2. Думают, что компьютер напрямую выполняет исходный текст любого языка. Такое мнение возникает из-за удобства современных сред, которые сами запускают транслятор. Проверьте себя: выясните, какой этап переводит текст в команды, доступные процессору.

Ошибка 3. Язык программирования путают с естественным языком, ведь оба состоят из слов и знаков. Но команды языка имеют строгий синтаксис и однозначный смысл, а компьютер не угадывает пропущенные части. Если запись допускает разные толкования, это не команда программы.

Ошибка 4. Компилятор и интерпретатор считают одинаковыми средствами. Ошибку допускают, когда замечают только общий результат — выполнение программы. Проверьте момент перевода: компилятор готовит программу заранее, интерпретатор работает с командами по ходу выполнения.

Связь с другими темами

Для понимания программирования нужны представления об алгоритме, команде и исполнителе. Также важно уметь различать исходные данные и результат, потому что они определяют условие задачи. Без этого трудно построить правильный порядок действий.

Понятие программы пригодится при изучении записи и выполнения алгоритмов на конкретном языке программирования. Позже эти знания помогут понимать переменные, условия, циклы и процедуры как средства записи отдельных частей алгоритма.

Представление о трансляции объясняет, что происходит между написанием текста и запуском. Оно помогает разобраться в работе систем программирования, сообщениях об ошибках и различиях между компиляцией и интерпретацией.

Что запомнить

• Программирование — это создание программ по разработанным алгоритмам.
• Программа записывает алгоритм на языке программирования.
• Язык программирования задаёт строгие правила записи команд.
• Исходный текст программы обычно требуется преобразовать перед выполнением.
• Транслятор переводит программу в другую форму.
• Компилятор переводит программу заранее, а интерпретатор выполняет команды по ходу работы.