При написании программы смены дня и ночи учеником были допущены синтаксические ошибки
Запись алгоритма в словесной форме, в виде блок-схемы или на псевдокоде должна быть точна настолько, чтобы позволить исполнителю правильно выполнить алгоритм, при этом изображение команд произвольное. При решении любой задачи на компьютере предполагается, что некоторая информация подвергается обработке по предварительно составленной инструкции, называемой программой. Язык, на котором записывается алгоритм для исполнения компьютером, называется языком программирования. Языки программирования принадлежат к формальным языкам. При записи алгоритма на языке программирования все правила языка должны строго выполняться. Программа — это алгоритм, записанный на языке программирования.
Для записи программ используется конечный набор символов, составляющих алфавит языка программирования. В отличие от привычных алфавитов (например, русского) алфавит языка программирования включает в себя, кроме букв, цифры, знаки препинания, знаки арифметических действий и некоторые другие дополнительные символы. Программа записывается в виде последовательности символов из алфавита своего языка программирования. Естественно, что не любой текст, составленный из символов алфавита, будет правильной программой. Как и в естественных языках, правильность построения программы из символов алфавита можно проверить, используя синтаксис языка программирования.
Синтаксис языка программирования — это набор правил, которые определяют способы построения правильных программ из символов алфавита. Зная синтаксис языка, можно построить алгоритм, который определяет, является ли данный текст правильной программой или нет. Этот алгоритм позволяет компьютеру проверять синтаксическую правильность вводимых в него программ.
Должна быть определена и семантика языка программирования. Семантика языка программирования — это набор правил, по которым исполнитель выполняет программы на этом языке. Пользуясь семантикой языка, можно однозначно определить результат выполнения программы с заданными входными данными.
При чтении программы необходимо сначала определить, к какому виду она относится. Условно программы можно разделить на два вида: простая программа без использования подпрограмм (кроме стандартных процедур ввода\вывода) и программа, использующая подпрограммы (подалгоритмы). Такая программа может включать в свою структуру как стандартные подпрограммы, так и подпрограммы, написанные пользователем.
Для чтения простой программы необходимо выяснить:
- что является входными данными и как они вводятся в программу;
- какие действия последовательно выполняются с помощью каждого функционального узла программы (операторов), т. е. рассмотреть пошаговое выполнение операторов, при этом обратить внимание на роль вспомогательных переменных, массивов и т.д.;
- что является результаты работы программы;
- каковы ограничения по работе алгоритма.
При чтении программы, использующей подпрограммы, необходимо сначала проанализировать, что и как выполняют подпрограммы, каковы их входные и выходные параметры. Затем в основной программе вызовы каждой из подпрограмм рассматривать уже как результат работы соответствующего подалгоритма.
Существенно облегчает чтение программ наличие комментариев — поясняющего текста. Комментарии можно добавлять в любое место программы. Наличие комментариев — обязательное условие хорошо и грамотно написанной программы.
Примеры чтения программ на языках Pascal, QBASIC
Примечание. В приведенных примерах программа приводится для двух языков программирования. В зависимости от того, какой язык программирования изучается, и следует рассматривать ее вариант записи и соответствующие пояснения.
Пример 1. Дана программа на двух языках программирования. Определить, какую задачу она решает.
Решение. Проанализируем тексты программы:
- формируется тело программы и описываются переменные;
- вводятся натуральные числа М и N, причем проверяется условие корректности ввода: числа должны быть положительные. Если введенные значения не удовлетворяют условию, то ввод повторяют, пока условие не будет выполнено;
- выбирается наименьшее значение из М и N, результат записывается в K;
- NOD присваивается значение 1;
- в цикле от двух до K генерируется число I;
- тело цикла — в условном операторе проверяется, является ли значение переменной I одновременно делителем М и N. Если условие выполняется, то текущее значение I сохраняется в переменной NOD; если условие не выполняется, NOD не изменит своего значения;
- после перебора всех значений I в NOD или запишется наибольший делитель двух чисел М и N, или останется значение 1;
- последний оператор программы служит для вывода результата работы программы — значения переменной NOD.
Переменные, используемые в программе:
N, М — исследуемые числа;
I — переменная цикла;
NOD — наибольший общий делитель;
К — наименьшее из М и N.
Ответ: данная программа позволяет определить для двух чисел М и N их наибольший общий делитель NOD.
Примечание. Эту же задачу можно решить, используя алгоритм Евклида.
Пример 2. Дана программа на двух языках программирования. Определить, какую задачу она решает.
Ошибки, которые обнаруживает компилятор, называют синтаксическими ошибками или ошибками компиляции. Синтаксические ошибки являются результатом ошибок в конструкции кода, таких как неправильное написание ключевого слова, пропуск необходимого знака пунктуации или использование открывающей фигурной скобки без соответствующей закрывающей фигурной скобки. Эти ошибки обычно легко обнаружить, поскольку компилятор говорит вам, где они находятся и что стало их причиной. Пример программы с синтаксической ошибкой:
Попытка компиляции приведённого кода:
Будет сообщено о четырёх ошибках, но в действительности программа содержит две ошибки:
- Во второй строке отсутствует ключевое слово void перед main
- Строка Welcome to Java должна быть закрыта закрывающей кавычкой в третьей строчке программы
2. Ошибки во время выполнения
Ошибки во время выполнения – это ошибки, которые приводят к ненормальному обрывы работы программы. Они возникают во время работы программы, если среда обнаруживает операцию, которую невозможно выполнить. Обычно ошибки ввода становятся причинами ошибок во время выполнения. Ошибки ввода возникают, когда программа ожидает от пользователя ввода значения, но пользователь вводит величину, которую программа не может обработать. Например, программа ожидает получение числа, но вместо этого пользователь вводит строку, это приводит к ошибкам в программе, связанным с типами данных.
Другой пример ошибок во время выполнения – это деление на ноль. Это происходит, когда в целочисленном деление делитель равен нулю. Пример программы, которая вызовет ошибку во время выполнения:
3. Логические ошибки
Логические ошибки происходят, когда программа неправильно выполняет то, для чего она была создана. Ошибки этого рода возникают по многим различным причинам. Допустим, вы написали программу, которая конвертирует 35 градусов Цельсия в градусы Фаренгейта следующим образом:
Вы получите 67 градусов по Фаренгейту, что является неверным. Должно быть 95.0. В Java целочисленное деление показывает только часть – дробная часть отсекается, по этой причине в Java 9 / 5 это 1. Для получения правильного результата, нужно использовать 9.0 / 5, что даст результат 1.8.
4. Распространённые ошибки
Пропуск закрывающей фигурной скобки, пропуск точки с запятой, пропуск кавычки для строки и неправильное написание имён – всё это самые распространённые ошибки для новых программистов.
Частые ошибки 1: Пропущенные фигурные скобки
Фигурные скобки используются для обозначения в программе блоков. Каждой открывающей фигурной скобке должна соответствовать закрывающая фигурная скобка. Распространённая ошибка – это пропуск закрывающей фигурной скобки. Чтобы избежать эту ошибки, печатайте закрывающую фигурную скобку всякий раз, когда печатаете открывающую фигурную скобку как показано в следующем примере:
Если вы используете IDE такую как NetBeans и Eclipse, то IDE автоматически вставит закрывающую фигурную скобку каждой введённой вами открывающей фигурной скобки.
Частые ошибки 2: Пропуск точки с запятой
Каждая инструкция заканчивается ограничителем инструкции (;). Часто новые программисты забывают поместить ограничитель инструкции для последней инструкции в блоке как это показано в следующем примере:
Частые ошибки 3: Пропуск кавычки
Строки должны помещаться в кавычки. Часто начинающие программисты забывают поместить кавычку в конце строки как показано в следующем примере:
Если вы используете IDE, такую как NetBeans и Eclipse, то IDE автоматически вставит закрывающую кавычку каждый раз, когда вы ввели открывающую кавычку.
Частые ошибки 4: Неправильное написание имён
Java чувствительная к регистру. Неправильное написание имён – частая ошибка для новых программистов. Например, пишут слово main как Main, а вместо String пишут string. Пример:
Мы также рассмотрели семантические ошибки, которые возникают, когда вы пишете код, который выполняет не то, что вы планировали. Как правило, компилятор не обнаруживает семантических ошибок (хотя в некоторых случаях умные компиляторы могут генерировать предупреждения).
Семантические ошибки могут вызывать большинство из симптомов неопределенного поведения, например, приводить к тому, что программа выдает неправильные результаты, быть причиной неустойчивого поведения, искажать данные программы, вызывать сбой программы – или они могут вообще никак не влиять.
При написании программ семантические ошибки практически неизбежны. Некоторые из них вы, вероятно, заметите, просто используя программу: например, если вы писали игру лабиринт, а ваш персонаж может проходить сквозь стены. Тестирование вашей программы (7.12 – Введение в тестирование кода) также может помочь выявить семантические ошибки.
Но есть еще одна вещь, которая может помочь – это знание того, какой тип семантических ошибок наиболее распространен, чтобы вы могли потратить немного больше времени на то, чтобы убедиться, что в этих случаях всё правильно.
В этом уроке мы рассмотрим ряд наиболее распространенных типов семантических ошибок, возникающих в C++ (большинство из которых так или иначе связаны с управлением порядком выполнения программы).
Условные логические ошибки
Один из наиболее распространенных типов семантических ошибок – это условная логическая ошибка. Условная логическая ошибка возникает, когда программист неправильно пишет логику условного оператора или условия цикла. Вот простой пример:
А вот результат запуска программы, при котором была обнаружена эта условная логическая ошибка:
Когда пользователь вводит 5, условное выражение x >= 5 принимает значение true , поэтому выполняется соответствующая инструкция.
Вот еще один пример для цикла for :
Эта программа должна напечатать все числа от 1 до числа, введенного пользователем. Но вот что она на самом деле делает:
Она ничего не напечатала. Это происходит потому, что при входе в цикл for условие count > x равно false , поэтому цикл вообще не повторяется.
Бесконечные циклы
В уроке «7.7 – Введение в циклы и инструкции while » мы рассмотрели бесконечные циклы и показали этот пример:
В этом случае мы забыли увеличить count , поэтому условие цикла никогда не будет ложным, и цикл продолжит печатать:
пока пользователь не закроет программу.
Вот еще один пример, который преподаватели любят задавать в тестах. Что не так со следующим кодом?
Эта программа должна напечатать " 5 4 3 2 1 blastoff! ", что она и делает, но не останавливается на достигнутом. На самом деле она печатает:
а затем просто продолжает печатать уменьшающиеся числа. Программа никогда не завершится, потому что условие count >= 0 никогда не может быть ложным, если count является целым числом без знака.
Ошибки на единицу
Ошибки «на единицу» возникают, когда цикл повторяется на один раз больше или на один раз меньше, чем это необходимо. Вот пример, который мы рассмотрели в уроке «7.9 – Инструкции for »:
Этот код должен печатать " 1 2 3 4 5 ", но он печатает только " 1 2 3 4 ", потому что был использован неправильный оператор отношения.
Неправильный приоритет операторов
Следующая программа из урока «5.7 – Логические операторы» допускает ошибку приоритета операторов:
Поскольку логическое НЕ имеет более высокий приоритет, чем operator> , условное выражение вычисляется так, как если бы оно было написано (!x) > y , что не соответствует замыслу программиста.
В результате эта программа печатает:
Это также может произойти при смешивании в одном выражении логического ИЛИ и логического И (логическое И имеет больший приоритет, чем логическое ИЛИ). Используйте явные скобки, чтобы избежать подобных ошибок.
Проблемы точности с типами с плавающей запятой
Следующая переменная с плавающей запятой не имеет достаточной точности для хранения всего числа:
Как следствие, эта программа напечатает:
В уроке «5.6 – Операторы отношения и сравнение чисел с плавающей запятой» мы говорили о том, что использование operator== и operator!= может вызывать проблемы с числами с плавающей запятой из-за небольших ошибок округления (а также о том, что с этим делать). Вот пример:
Эта программа напечатает:
Чем больше вы выполняете арифметических действий с числом с плавающей запятой, тем больше в нем накапливаются небольшие ошибки округления.
Целочисленное деление
В следующем примере мы хотим выполнить деление с плавающей запятой, но поскольку оба операнда принадлежат целочисленному типу, вместо этого мы выполняем целочисленное деление:
Этот код напечатает:
В уроке «5.2 – Арифметические операторы» мы показали, что мы можем использовать static_cast для преобразования одного из целочисленных операндов в значение с плавающей запятой, чтобы выполнять деление с плавающей запятой.
Случайные пустые инструкции
В уроке «7.3 – Распространенные проблемы при работе с операторами if » мы рассмотрели пустые инструкции, которые ничего не делают.
В приведенной ниже программе мы хотим взорвать мир, только если у нас есть разрешение пользователя:
Однако из-за случайной пустой инструкции вызов функции blowUpWorld() выполняется всегда, поэтому мы взрываем независимо от ввода:
Неиспользование составной инструкции, когда она требуется
Еще один вариант приведенной выше программы, которая всегда взрывает мир:
Эта программа печатает:
Висячий else (рассмотренный в уроке «7.3 – Распространенные проблемы при работе с операторами if ») также попадает в эту категорию.
Что еще?
В программном обеспечении распространены ошибки. Их легко сделать, а найти сложно. В этой главе мы рассмотрим темы, связанные с поиском и устранением ошибок в наших программах на C++, включая изучение того, как использовать интегрированный отладчик, который является частью нашей IDE.
Хотя инструменты и методы отладки не входят в стандарт C++, умение находить и устранять ошибки в программах, которые вы пишете, является чрезвычайно важной частью успешной работы программиста. Поэтому мы уделим немного времени рассмотрению этих тем, чтобы по мере усложнения программ, которые вы пишете, ваша способность диагностировать и устранять проблемы развивалась с той же скоростью.
Если у вас есть опыт отладки программ на другом компилируемом языке программирования, многое из этого будет вам знакомо.
Синтаксические и семантические ошибки
Программирование может быть сложной задачей, и C++ – довольно необычный язык. Сложите эти две вещи вместе и получите множество способов сделать ошибку. Ошибки обычно делятся на две категории: синтаксические ошибки и семантические ошибки (логические ошибки).
Синтаксическая ошибка возникает, когда вы пишете инструкцию, недопустимую в соответствии с грамматикой языка C++. Сюда входят такие ошибки, как отсутствие точек с запятой, использование необъявленных переменных, несоответствие круглых или фигурных скобок и т.д. Например, следующая программа содержит довольно много синтаксических ошибок:
К счастью, компилятор обычно перехватывает синтаксические ошибки и генерирует предупреждения или ошибки, поэтому вы легко обнаружите и устраните проблему. Затем просто снова попробуйте скомпилировать программу, пока не избавитесь от всех ошибок.
После того, как ваша программа скомпилировалась правильно, может быть непросто добиться от нее желаемого результата. Семантическая ошибка возникает, когда оператор синтаксически правильный, но не выполняет то, что задумал программист.
Иногда это приводит к сбою программы, например, в случае деления на ноль:
Современные компиляторы стали лучше обнаруживать определенные типы распространенных семантических ошибок (например, использование неинициализированной переменной). Однако в большинстве случаев компилятор не сможет отловить большинство из этих типов проблем, потому что компилятор предназначен для обеспечения соблюдения грамматики, а не намерений.
В приведенных выше примерах ошибки довольно легко обнаружить. Но в большинстве нетривиальных программ, взглянув на код, семантические ошибки найти нелегко. Здесь могут пригодиться методы отладки.
Я учусь на своих ошибках. Ругаю себя за это, но продолжаю ошибаться. С другой стороны - это всё-таки лучше, чем не учиться совсем, и наступать на одни и те же грабли бесконечно.
При создании программ, даже простых, ошибки неизбежны. Поэтому для поиска ошибок во всех средствах разработки имеются особые инструменты для отладки. Но сегодня не об отладке и не о поиске ошибок. Сегодня о видах ошибок, которые встречаются в программах.
Итак, основных вида всего три:
Синтаксические ошибки в программах
Синтаксические ошибки - это ошибки синтаксиса (а то бы вы не догадались))). То есть ошибки правил языка. Например, для Паскаля это будет синтаксической ошибкой:
Потому что после первой строки нет точки с запятой.
что можно перевести как
То есть компилятор говорит нам: я ожидал увидеть точку с запятой, а нашёл идентификатор READLN .
Логические ошибки в программах
Это самые противные и самые труднонаходимые ошибки. Программа может быть написана совершенно правильно с точки зрения синтаксиса языка, и при этом она будет неправильно работать. Потому что программист допустил где-то логическую ошибку.
И компилятор вам ничего об этой ошибке не расскажет, потому что правила языка не нарушены.
Поиски таких ошибок могут занять много времени и отнять у вас немало здоровья. Поэтому при разработке программ лучше не торопиться и стараться не допускать логических ошибок.
Пример логической ошибки:
Эта ошибка довольно безобидная. Здесь мы имеем просто бессмысленный код, который не причинит никакого вреда. Однако представьте, что программа должна выдавать какой-то сигнал тревоги, если i = 15 . Тогда получится, что никакого сигнала пользователь никогда не услышит, даже если случилось что-то страшное. А всё потому, что программист немного ошибся. Вот так вот и падают ракеты и самолёты…
Распространённые логические ошибки в С++ вы можете посмотреть здесь.
Ошибки времени выполнения программы
Даже если исходный код не содержит ни логических, не синтаксических ошибок, это ещё не означает, что ваша программа безупречна. Потому что ошибки могут возникнуть в ходе выполнения программы. Например, случайно будет удалён файл, который должна читать программа, и она не сможет его найти. Если не принять мер, то программа может завершиться аварийно. А пользователям такое поведение программ очень не нравится.
Одна из самых рапространённых ошибок времени выполнения - это неожиданное деление на ноль. Пример:
Что здесь такого? Всё правильно и с точки зрения логики, и с точки зрения синтаксиса. И в большинстве случаев программа отработает без каких-либо неожиданностей.
Но представьте, что пользователь введёт ноль. Что тогда будет? Правильно - попытка деления на ноль. А на ноль делить нельзя. Поэтому во время выполнения этой программы произойдёт ошибка, которая очень расстроит пользователя. Потому что в случае, например, с консольным приложением программа просто закроется, и пользователь не поймёт, что это было. Но зато поймёт, что программа - говно, и программы от этого разработчика лучше больше никогда не использовать.
В данном случае, если вы не уверены на 100%, что y будет отличаться от нуля, надо всегда делать проверку на ноль. И хороший код должен быть хотя бы таким:
Ну что же. На этом с видами ошибок пока всё. Изучайте программирование и поменьше ошибайтесь.
Читайте также: