Основы программирования на языке Паскаль
Работа из раздела: «
Программирование и комп-ры»
| |
|Краткий курс лекций |
|'Основы программирования на языке Паскаль' |
| |
| |
|Введение. |
| Прежде всего, следует напомнить, что изучение языка программирования |
|представляет собой знакомство с формальными правилами записи алгоритмов для|
|их последующего выполнения компьютером. Формальность сия проистекает из |
|самих принципов, заложенных в архитектуру вычислительных устройств, и |
|жесткости математической логики. Поэтому, постарайтесь воспринять все |
|довольно строгие правила как неизбежность, настроить себя на серьезную, |
|скрупулезную, порой сложную работу. Однако не стоит бояться, расстраиваться|
|и сетовать на судьбу: немного аккуратности, внимания, знания предыдущего |
|материала - и вы уже программист. |
| |
|Основные понятия. |
| Как и любой алгоритм, являющийся, как вы помните, последовательностью |
|инструкций, программа на языке Паскаль состоит из команд (операторов), |
|записанных в определенном порядке и формате. |
| Команды позволяют получать, сохранять и обрабатывать данные различных |
|типов (например, целые числа, символы, строки символов, т.д.). Однако кроме|
|команд в записи программы участвуют еще так называемые 'служебные слова'. |
|Это и есть элементы формальности, организующие структуру программы. Их не |
|так много, но их значение трудно переоценить. Служебные слова можно |
|использовать только по своему прямому назначению. Переопределять их не |
|разрешается. |
| Вам уже известно, что основное назначение компьютера - облегчить |
|человеку работу с большими объемами информации, поэтому подавляющее |
|большинство программ построено по одному, довольно простому принципу: |
|получение данных из внешнего мира (ввод), обработка их по соответствующему |
|алгоритму, хранение необходимой информации и вывод во внешний (по отношению|
|к компьютеру) мир полученных результатов. Все эти действия реализуются |
|через имеющиеся в языках программирования команды, алгоритмические |
|структуры и структуры данных. |
| |
|Основная структура программы. |
| Правила языка Паскаль предусматривают единую для всех программ форму |
|основной структуры: |
|Program <Имя программы>; |
|<Раздел описаний> |
|Begin |
|<Тело программы> |
|End. |
| Здесь слова Program, Begin и End являются служебными. Правильное и |
|уместное употребление этих слов является обязательным. |
| Угловые скобки в формате указывают на то, что вместо них при реальном |
|программировании должно быть подставлено конкретное значение. Сама запись |
|программы в принципе может производиться вообще в одну стоку. При этом ее |
|части должны отделяться друг от друга хотя бы одним пробелом. Однако, такая|
|запись неудобна для чтения, недостаточно наглядна, поэтому я рекомендую |
|придерживаться приведенной структуры, а в теле программы по возможности |
|записывать по одному оператору в строке. |
| Имя программы выбирается программистом самостоятельно в соответствии с|
|правилами построения идентификаторов. |
| Все объекты, не являющиеся зарезервированными в Паскале, наличие |
|которых обусловлено инициативой программиста, перед первым использованием в|
|программе должны быть описаны. Это производится для того, чтобы компьютер |
|перед выполнением программы зарезервировал память под соответствующие |
|объекты и поставил в соответствие этим участкам памяти идентификаторы. |
|Раздел описаний может состоять из пяти подразделов: |
| 1. Описание меток (Label). |
| 2. Описание типов (Type). |
| 3. Описание констант (Const). |
| 4. Описание переменных (Var). |
| 5. Описание процедур и функций (Procedure, Function). |
| При отсутствии необходимости в каком-либо виде объектов, |
|соответствующий подраздел может быть опущен. |
| |
|Алфавит языка. |
| Основу любого языка составляет алфавит, то есть конечный, |
|фиксированный набор символов, используемых для составления текстов на |
|данном языке (в нашем случае - программ). Конечно, стройность картины |
|немного портит наличие диалектов, создающихся стихийно и очень часто |
|включающих в себя апокрифические (неканонические) буквы и знаки. В |
|программировании эта проблема решается введением понятия 'стандарт языка'. |
|Оно практически неприменимо к языкам человеческим, вечно развивающимся и |
|изменяющимся. Мы с вами в основном будем говорить о той самодостаточной |
|части языка Паскаль, которая входит в различные его компьютерные реализации|
|в неизменном виде. В плане изучения, я не вижу большого смысла излагать вам|
|строгие правила стандарта, хотя такие существуют. Ограничимся некоторыми |
|замечаниями, раскрывающими все же формальности употребления символов в |
|языке Паскаль. |
| Итак, алфавит языка Паскаль составляют: |
| 1) буквы латинского алфавита; |
| 2) арабские цифры; |
| 3) специальные знаки. |
| Использование символов первой группы чаще всего вопросов не вызывает, |
|но свои тонкости здесь имеются. Во-первых, это употребление заглавных и |
|строчных букв. Большинство существующих трансляторов не различают буквы |
|разных регистров. Таким образом, записи 'progRaM' и 'PROGram' будем считать|
|идентичными. Во-вторых, некоторые символы латиницы и кириллицы совпадают по|
|начертанию. Нельзя ли вместо буквы 'К' латинской написать 'K' русскую? |
|Ответ: в тетради (если вы их сможете различить) - пожалуйста, в программе |
|на ЭВМ - ни в коем случае. На вид они может быть и похожи, но уж коды-то у |
|них совершенно разные, а компьютер, как вам известно, оперирует внутри себя|
|не буквами, а их числовыми кодами. |
| По поводу привычных арабских цифр сказать можно только то, что с их |
|помощью записываются не только числа. Цифры в качестве обыкновенных |
|символов могут использоваться в различных других конструкциях языка. |
| Сложнее всего обстоит дело со специальными знаками, поэтому их |
|придется разобрать подробно, иногда забегая вперед, но вы пока можете |
|пропускать мимо ушей непонятные термины, не забывая, однако, записывать все|
|в тетрадь. Потом, при изучении соответствующих структур, вы будете иметь |
|возможность заглянуть в этот раздел для того, чтобы уточнить какой знак в |
|данном месте необходимо использовать. |
| Наиболее часто употребляемым специальным символом является пробел (в |
|значимых местах мы будем обозначать его в записях знаком 'V'). Его |
|использование связано с форматами основной структуры программы, разделов |
|описаний, операторов. Не следует путать наличие пробела с отсутствием |
|символа. |
| . конец программы, разделение целой и дробной частей вещественного |
|числа (десятичная точка), разделение полей в переменной типа Record; |
| , разделение элементов списков; |
| .. указание диапазона; |
| : используется в составе оператора присваивания, а также для |
|указания формата вывода в операторе Writeln; |
| ; отделяет один раздел программы от другого, разделяет операторы; |
| ' используется для ограничения строковых констант; |
| - + * / ( ) арифметические знаки (используются по своему |
|назначению); |
| < > знаки отношений; |
| = используется в составе оператора присваивания, в разделах |
|описаний констант и типов, используется как знак отношения (равно); |
| @ имя специального оператора определения адреса переменной, |
|подпрограммы; |
| ^ используется для именования динамических переменных; |
| {} ограничение комментариев в программе; |
| [ ] заключают в себе индексы элементов массивов; |
| _ символ подчеркивания используется также как любая буква, |
|например, в идентификаторах - вместо пробела; |
| # обозначение символа по его коду; |
| $ обозначение директивы компилятора, обозначение шестнадцатеричного|
|числа. |
| Возникает вопрос, а как же быть с русскими буквами и другими знаками, |
|имеющимися на клавиатуре? Некоторые версии Паскаля допускают их |
|использование в программе, но стандарт языка этого не подразумевает. |
|Поэтому включать эти символы в программу можно только в качестве строковых |
|констант или внутри комментария, то есть там, где транслятор при компиляции|
|их игнорирует. При использовании этих знаков в качестве данных, они |
|равноправны со всеми символами, которые может хранить в памяти и |
|обрабатывать компьютер. |
| |
|Идентификаторы. |
| Имена операторов, переменных, констант, типов величин, имя самой |
|программы назначаются программистом и называются в Паскале |
|идентификаторами. Существуют правила, которым должны отвечать все |
|идентификаторы: |
|идентификатор должен быть уникальным, то есть одним и тем же именем разные |
|объекты не могут быть названы; |
|идентификатор имеет ограничение по длине (зависит от конкретной реализации |
|языка на компьютере); |
|идентификатор может состоять только из символов латинского алфавита, цифр и|
|знака подчеркивания ('_'); |
|идентификатор не может начинаться с цифры. |
| |
|Константы. |
| Из всех подразделов описаний сейчас мы рассмотрим только описание |
|констант и переменных, остальные - позже. |
| Вообще говоря, в Паскале константами являются любые явно заданные в |
|программе данные (например, 7493, 'привет', 54.899). Следует обратить ваше |
|внимание на то, что при записи числовых констант с дробной частью эта часть|
|отделяется от целой не запятой, как, возможно, вы привыкли, а точкой. Для |
|записи очень больших по модулю или очень малых (близких к нулю) чисел |
|существует возможность записи их в так называемой экспоненциальной форме. С|
|такой записью вы встречались в математике и физике, но называли ее |
|стандартным видом числа. |
| Пример: 2 . 4 5 6 7 Е - 0 6 |
| ^мантисса ^порядок |
| Здесь буква 'Е' отделяет мантиссу (совокупность значащих цифр числа с |
|десятичной точкой после первой) от порядка (показателя степени десятки в |
|стандартном виде числа). Вам предстоит научиться как читать числа в таком |
|виде, так и записывать. |
| Константы, представляющие собой строковые величины, заключаются в |
|апострофы. |
| Если одна и та же величина используется в программе несколько раз, то |
|удобнее было бы обозначить ее каким-нибудь именем и использовать это имя |
|везде, где требуется записать соответствующую константу. Кроме сокращения |
|размера исходного текста программы, это позволит избежать случайных ошибок,|
|а также упростит отладку программы. Описание именованных констант |
|начинается служебным словом Const. Далее следуют записи вида: |
|<Идентификатор>=<значение>; |
|Пример: |
|Const |
|Pi=3.14; |
|Name1='Татьяна'; |
|Name2='Виктор'; |
|R21=6.33187E+03; |
|W_W_W=934122; |
|Понятие переменной. Типы. |
| Данные, как вы знаете, хранятся в памяти компьютера, но для указания |
|на конкретную информацию очень неудобно все время записывать физические |
|адреса ячеек. Эта проблема в языках программирования высокого уровня, в |
|частности в Паскале, решена введением понятия переменной. Переменная в |
|Паскале - именованный участок памяти для хранения данных определенного |
|типа. Значение переменной (информация в соответствующих ячейках памяти) в |
|ходе выполнения программы может быть изменено. Константами же, как вы уже |
|знаете, называются величины, значение которых в ходе выполнения программы |
|изменено быть не может. Конкретные переменные и константы представляют |
|собой объекты уникальные и отличаются друг от друга именем. |
| В качестве данных в программах на языке Паскаль могут выступать числа,|
|символы, целые строки символов. Заметьте, что с этими различными видами |
|информации выполняются совершенно разные действия. Например, с числовыми |
|величинами производятся арифметические операции, чего невозможно сделать с |
|символьными. Кроме того, разные виды данных требуют различного объема |
|памяти для хранения. В соответствии с этими соображениями в языке Паскаль |
|введено понятие 'Тип' (TYPE). Тип переменной указывает на то, какие данные |
|могут быть сохранены в этом участке памяти, и в каких действиях эта |
|переменная может участвовать. Существуют зарезервированные (базовые) типы в|
|языке Паскаль, но, как далее вы убедитесь, есть также возможность создавать|
|свои собственные, определяемые программистом типы переменных. |
| К базовым типам относятся: |
|тип целых чисел - Integer |
|тип 'длинных' целых чисел - Longint |
|тип действительных (вещественных) чисел (то есть - с дробной частью) - Real|
| |
|тип неотрицательных целых чисел от 0 до 255 - Byte |
|тип неотрицательных целых чисел от 0 до 65535 - Word |
|символьный тип - Char |
|строковый тип - String |
|логический тип - Boolean |
| Физически типы данных отличаются друг от друга количеством ячеек |
|памяти (байтов), отводимых для хранения соответствующей переменной. |
|Логическое же отличие проявляется в интерпретации хранящейся информации. |
|Например, переменные типа Char и типа Byte занимают в памяти по одному |
|байту. Однако в первом случае содержимое ячейки памяти интерпретируется как|
|целое беззнаковое число, а во втором - как код (ASC) символа. |
| В отличие от констант, неименованных переменных не существует. Все |
|используемые в программе переменные должны быть описаны в соответствующем |
|разделе описания. |
| Раздел описания переменных начинается служебным словом Var, после |
|которого следуют записи следующего вида: <Список имен переменных>:<Название|
|типа>; |
| Список может состоять из нескольких имен (при этом они разделяются |
|запятыми), а также и из одного имени. Тип, указываемый после двоеточия, |
|определяет, какие данные теперь могут храниться в описанных таким образом |
|переменных. Для каждого используемого в программе типа переменных в разделе|
|их описания должна быть, как минимум, одна собственная строка. |
| Пример: |
|Var |
|A,B,H_22,Angle : Real; |
|Name3 : String; |
|Flag : Boolean; |
|I,J,K,Count : Word; |
|Оператор присваивания. Арифметические выражения. |
| Самым простым действием над переменной является занесение в нее |
|величины соответствующего типа. Иногда говорят об этом, как о присвоении |
|переменной конкретного значения. Такая команда (оператор) в общем виде |
|выглядит на языке Паскаль следующим образом: |
| <Имя переменной>:=<Выражение>; |
| Выражение, указанное справа от знака ':=', должно приводить к значению|
|того же типа, какого и сама переменная, или типа, совместимого с переменной|
|относительно команды присваивания. Например, переменной типа Real можно |
|присвоить значение типа Integer или Word (впрочем, наоборот делать нельзя).|
|Выражение будет сначала вычислено, затем, его результат будет положен в |
|ячейки памяти, отведенные для переменной. |
| Что же представляет собой выражение на языке Паскаль? Многое зависит |
|от типа выражения. Рассмотрим сначала выражения арифметические, то есть те,|
|результатом которых является число. |
| В состав арифметического выражения на языке Паскаль могут входить: |
|числовые константы; |
|имена переменных; |
|знаки математических операций; |
|математические функции и функции, возвращающие число; |
|открывающиеся и закрывающиеся круглые скобки. |
| Правила построения выражений напоминают математические с некоторыми |
|уточнениями. Выражение записывается в одну строку (никакой многоэтажности),|
|между операндами обязательно должен стоять знак операции (Запись '2x' - не |
|допускается), знаки некоторых операций и названия некоторых функций отличны|
|от привычных вам. |
| Операции: |
|+ сложение; |
|- вычитание; |
|/ деление; |
|* умножение; |
|MOD остаток от деления (записывается так: A MOD B; читается: остаток от|
|деления A на B); эта операция применима только к целым числам; |
|DIV целочисленное деление (записывается так A DIV B; читается: |
|результат деления A на B без дробной части); эта операция тоже применяется |
|только для целых операндов. |
| Аргументы функций всегда записываются в круглых скобках: |
|SIN(X) sin x; |
|COS(X) cos x; |
|ARCTAN(X) arctg x; |
|ABS(X) абсолютное значение x (в математике - |x|); |
|SQR(X) возведение x в квадрат; |
|SQRT(X) извлечение квадратного корня; |
|TRUNC(X) отбрасывание дробной части х; |
|ROUND(X) округление х до ближайшего целого числа; |
| После выполнения второго оператора присваивания в участке памяти, |
|отведенном под переменную R, окажется результат указанного выражения, |
|однако, к сожалению, узнать его мы не сможем, поскольку пока не имеем |
|возможности 'заглянуть' в память машины, вывести значение переменной хотя |
|бы на экран. |
| |
|Составной оператор |
| Этот оператор, строго говоря, оператором не является. Дело в том, что |
|также как арифметические действия иногда бывает необходимо заключать в |
|скобки, последовательности команд (операторов) тоже иногда требуют |
|объединения. Это позволяют сделать так называемые операторные скобки. |
|Формат (общий вид) составного оператора таков: |
|Begin |
|<Оператор 1>; |
|<Оператор 2>; |
|...... |
|<Оператор N> |
|End; |
| Возможно, такая структура напоминает вам основную структуру программы.|
|Действительно, отличие только в том, что после End в конце составного |
|оператора ставится точка с запятой, а в конце программы - точка. По своей |
|сути вся программа представляет собой большой составной оператор. |
| Обратите внимание на то, что точка с запятой перед End может не |
|ставиться. |
| Составной оператор предоставляет возможность выполнить произвольное |
|количество команд там, где подразумевается использование только одного |
|оператора. Как вы узнаете потом, такая необходимость встречается довольно |
|часто. |
| |
|Операторы ввода и вывода информации |
| Если вы помните, при рассмотрении примера работы оператора |
|присваивания мы столкнулись с необходимостью узнать результат выполнения |
|программы. Мы разобрались с тем, как информацию сохранять (в переменных), |
|как обрабатывать (с использованием выражений), но два фундаментальнейших |
|информационных процесса остались вне нашего внимания: получение информации |
|и передача ее во внешний по отношению к компьютеру мир. Пока наши программы|
|могут использовать лишь информацию, которая находится непосредственно в |
|тексте программы. Узнать, какие значения в данный момент имеют переменные, |
|также не представлялось возможным. Программирование в таких условиях теряет|
|смысл. |
| Взаимодействие устройств обработки и хранения информации с внешней |
|средой (хотя бы с пользователем) является совершенно необходимым. За такой |
|интерфейс в языке Паскаль отвечают операторы ввода-вывода информации. Эти |
|инструкции позволяют ввести аргументы, параметры расчетов во время |
|выполнения программы (а не на этапе ее написания), осуществить вывод |
|рассчитанных данных в понятном человеку виде. |
| Сначала операторы ввода (форматы операторов): |
|Read(<Список ввода>); |
|Readln(<Список ввода>); |
| В таком формате эти команды позволяют вводить данные в переменные во |
|время выполнения программы с клавиатуры. Элементами списка ввода могут быть|
|имена переменных, которые должны быть заполнены значениями, введенными с |
|клавиатуры. |
| Выполнение операторов ввода происходит так: ход программы |
|приостанавливается, на экран выводится курсор, компьютер ожидает от |
|пользователя набора данных для переменных, имена которых указаны в списке |
|ввода. Пользователь с клавиатуры вводит необходимые значения в том порядке,|
|в котором они требуются списком ввода, нажимает Enter. После этого |
|набранные данные попадают в соответствующие им переменные и выполнение |
|программы продолжается. |
| Примечание: данные при вводе разделяются пробелами. |
| Разница между работой процедур Read и Readln (от Read line) состоит в |
|следующем: после выполнения Read значение следующего данного считывается с |
|этой же строчки, а после выполнения Readln - с новой строки. |
| Для вывода информации в Паскале также есть две команды: |
|Write(<Список вывода>); |
|Writeln(<Список вывода>); |
| Такой формат использования Write и Writeln позволяет выводить на экран|
|монитора данные из списка вывода. Элементами списка вывода могут являться |
|имена переменных, выражения, константы. Прежде чем вывести на экран |
|компьютер значения выражений сначала вычислит. Элементы списка, также как и|
|в операторах ввода, разделяются запятыми. |
| Различие между двумя операторами вывода таково: после выполнения |
|оператора Writeln (от Write line) происходит переход на новую строчку, а |
|после выполнения инструкции Write, переход на новую строчку не происходит и|
|печать по последующим командам вывода Write или Writeln будет происходить |
|на той же строчке. При вызове оператора Writeln без параметров просто |
|происходит переход на новую строчку. |
| Приведем пример использования операторов ввода и вывода: |
|Program Inteface; |
|Var |
| R,S : Real; |
|Begin |
| Write('Введите радиус круга '); {Печать на экране просьбы о вводе} |
| Readln(R); {Ввод значения в |
|переменную R с клавиатуры} |
| S:=4*ARCTAN(1)*SQR(R); {Вычисление площади круга (pR2)} |
| Writeln('Площадь круга радиусом ',R,' равна ',S) |
|End. |
| Эта программа запрашивает у пользователя значение радиуса круга, |
|обеспечивает возможность ввести его значение, рассчитывает и выводит на |
|экран величину площади круга с таким радиусом. Таким образом, появляется |
|возможность, не внося изменений в текст программы, вводить различные |
|значения радиуса и получать, соответствующие им значения площади круга. Для|
|этого достаточно несколько раз запустить программу. Также эта программа |
|демонстрирует следующее правило: выдача результатов должна быть |
|прокомментирована так, чтобы был ясен смысл напечатанных чисел. |
|Действительно, ведь можно было бы ограничиться Writeln(S), но значение |
|выведенного программой числа в этом случае было бы ясно только тому, кто |
|эту программу написал. |
| |
|Метки. Оператор безусловного перехода. |
| Каждый дом на улице имеет свой номер, все люди имеют собственные |
|имена, даже ячейки памяти компьютера имеют каждая свой адрес. Все это |
|принято для того, чтобы иметь возможность однозначно указать на |
|определяемый объект. Точно также, для указания на операторы в программах |
|применяются метки. |
| Метка в стандарте языка Паскаль представляет собой целое |
|неотрицательное число. Все используемые в программе метки должны быть |
|перечислены в разделе описания меток, начинающемся служебным словом Label, |
|например: |
| Label 1, 2, 8; |
| Одной меткой можно пометить только один оператор. Метка от помеченного|
|оператора отделяется двоеточием. |
|Пример: |
| 6: Writeln(14/2); |
| Во всех приведенных ранее программах операторы выполнялись один за |
|другим в том порядке, в котором они были записаны в тексте. Такая |
|алгоритмическая структура называется прямым следованием. Однако, в языке |
|Паскаль изначально существует оператор, нарушающий прямолинейное выполнение|
|программы, передающий управление в произвольную ее точку. Такая инструкция |
|называется безусловным переходом и имеет такой формат: |
| Goto <метка>; |
| Оператор, к которому происходит переход должен быть помечен данной |
|меткой. |
| Использовать оператор безусловного перехода следует крайне осторожно |
|во избежание получения ошибочных результатов или полного 'зацикливания' |
|программы. Вообще, употребление данной команды среди программистов |
|считается дурным тоном. Как вы убедитесь, всегда существует возможность |
|обойтись без него. |
| |
|Условный оператор |
|Одной из основных алгоритмических структур является ветвление |
|(альтернатива). |
| Если условие выполняется, то будет выполнена инструкция '1', если нет,|
|то - инструкция '2'. Несмотря на то, что в схеме присутствуют два действия,|
|выполнено будет только одно, так как условие либо ложно, либо истинно. |
|Третьего не дано. Такая схема позволяет решать задачи, в которых в |
|зависимости от сложившихся обстоятельств требуется совершить то или иное |
|действие. Нет никакого сомнения, что число задач такого рода огромно. Более|
|того, очень сложно придумать реально значимое задание, алгоритм выполнения |
|которого содержал бы в себе простое прямое следование команд. Даже |
|примитивный пример, взятый из курса математики, как вы увидите, не может |
|быть решен без использования ветвления. Итак, необходимо вычислить значение|
|выражения y=1/x. Вам известно, что данная функция не всегда имеет значение,|
|то есть не для всех значений аргумента существует значение результата. Наша|
|задача так составить алгоритм, чтобы исполнитель ни в коем случае не встал |
|в тупик, даже при получении нуля в качестве аргумента. Сформулировать это |
|на естественном языке не трудно: |
|1. Получить значение x. |
|2. Если x=0, то сообщить, что выражение значения не имеет, иначе - |
|вычислить y как 1/x. |
| Таким образом используется приведенная выше алгоритмическая структура.|
|Она может быть выражена простыми словами: |
| Если <усл.> {Если выполняется условие} |
| то <действие 1> {то выполнить действие № 1 } |
| иначе <действие 2> {иначе - выполнить действие № 2 } |
|все |
| Как это записать на Паскале? Да точно так же, только по-английски. |
| Формат условного оператора на языке Паскаль: |
| If <условие> |
| Then <оператор 1> |
| Else <оператор 2>; |
| Обратите внимание на то, что в Then- и Else- части стоит только один |
|оператор. Но что делать, чтобы решить задачу, в которой по выполнению или |
|невыполнению условия нужно совершить не одно, а несколько действий? Здесь |
|приходит на помощь уже известный вам составной оператор. В операторные |
|скобки можно заключить любое количество операторов. |
| Вариант условного оператора в этом случае: |
|If <условие> |
|Then Begin <группа операторов 1> end |
|Else Begin < группа операторов 2> end; |
| Знак 'точка с запятой' не ставится перед служебным словом Else, но |
|операторы в группах, естественно, отделяются друг от друга этим знаком. |
| Теперь поговорим об условиях. В программах на языке Паскаль условия |
|представляют собой выражения, значением которых является величина |
|логического (Boolean) типа. Это может быть как просто переменная указанного|
|типа, так и сложная последовательность высказываний, связанных логическими |
|операциями. |
| В простых условиях могут применяться знаки операций сравнения: |
|>(больше), <(меньше), =(равно), <>(не равно), >=(больше или равно), |
|<=(меньше или равно). |
| Примеры простых условий: A=5 {Значение переменной А равно 5} |
| (C+D3)>=(D1*(45-2)) {Значение выражения в левой части больше либо |
|равно значению выражения из правой части} |
| S<>'ABC' {Значение переменной S не равно строковой константе 'ABC'} |
| Приведем пример решения еще одной задачи: 'Из двух чисел выбрать |
|наибольшее'. |
| На первый взгляд решение очевидно, но оно не столь тривиально, как |
|кажется. |
|Program Example; |
|Var A,B,C : Real; {A,B - для хранения аргументов, C - результат} |
|Begin |
|Writeln('Введите два числа'); |
|Readln(A,B); {Вводим аргументы с клавиатуры} |
|If A>B Then C:=A Else C:=B; {Если A>B, то результат - A, иначе результат - |
|B} |
|Writeln(C); {Выводим результат на экран} |
|End. |
| Еще один классический пример: 'По заданным коэффициентам решить |
|квадратное уравнение'. Эта задача сложнее, поэтому перед тем как писать |
|программу составим алгоритм, записав его в виде блок-схемы. |
|Сначала вводим коэффициенты, затем вычисляем дискриминант. Теперь возникает|
|две возможности: либо отсутствие действительных корней в случае |
|отрицательного дискриминанта, либо эти корни можно все-таки вычислить и |
|вывести на экран в случае неотрицательного дискриминанта (случай равенства |
|дискриминанта нулю входит сюда же, корней - два, только они одинаковые J). |
| При записи алгоритма на языке программирования следует учесть, что в |
|ветви 'нет' не одно действие, а три, поэтому следует применить составной |
|оператор. Арифметические выражения не забывайте записывать в соответствии с|
|правилами языка Паскаль. В остальном, эта программа не сложнее предыдущей. |
| |
| |
| |
|Program Sq1; |
|Var A, B, C, D, X1, X2 : Real; |
|Begin |
|Writeln ('Введите коэффициенты квадратного уравнения'); |
|Readln (A,B,C); |
|D:=B*B-4*A*C; |
|If D<0 Then Writeln ('Корней нет! ') |
|Else |
|Begin |
|X1:=(-B+SQRT(D))/2/A; |
|X2:=(-B-SQRT(D))/2/A; |
|Writeln ('X1=', X1:8:3, ' X2=',X2:8:3) |
|End |
|End. |
| Интересно, что в качестве оператора, который выполняется по выполнению|
|или невыполнению условия, может выступать условный же оператор. В этом |
|случае говорят о вложенности условных операторов. Я настоятельно рекомендую|
|при решении такого рода задач составлять блок-схему алгоритма в тетради. |
|Только потом, при составлении программы, вам остается лишь аккуратно |
|прописывать сначала всю Then- часть, а затем переходить к Else- части. |
|Обычно при записи условных операторов на языке Паскаль (особенно при |
|множественных ветвлениях) команды записывают уступом вправо и вниз. Это |
|повышает наглядность, и, поверьте, снижает потери времени на отладку. |
| Для иллюстрации решим еще одну задачу: 'решить уравнение вида A*x^2 + |
|B*x + C = 0'. Прошу не путать с квадратным уравнением, для которого нам |
|было известно, что коэффициент А не равен нулю. Здесь же коэффициенты могут|
|быть любыми числами. Исходя из элементарных математических рассуждений, |
|получаем следующий алгоритм: |
|[pic] |
|Program Sq2; |
|Var A, B, C, D, X, X1, X2 : Real; |
|Begin |
|Writeln ('Введите коэффициенты уравнения (A, B, C) '); |
|If A=0 Then |
| If B=0 Then |
|If C=0 Then Writeln('X - любое число') |
|Else Writeln('Корней нет! ') |
| Else Begin X:=-C/B; Writeln('X=',X:8:3) End |
|Else |
|Begin |
|D:=B*B-4*A*C; |
|If D<0 Then Writeln ('Корней нет! ') |
|Else |
|Begin |
|X1:=(-B+SQRT(D))/2/A; |
|X2:=(-B-SQRT(D))/2/A; |
|Writeln ('X1=', X1:8:3, ' X2=',X2:8:3) |
|End |
|End |
|End. |
| |
|Цикл. Виды Циклов. |
| Циклом называется многократное повторение однотипных действий. Телом |
|же цикла будем называть те самые действия, которые нужно многократно |
|повторять. |
| Как вы понимаете, повторять одни и те же действия можно и при помощи |
|оператора безусловного перехода. Если записать эти действия в программе |
|одно за другим, а в конце поставить оператор перехода к началу этого блока.|
|Однако таким образом можно получить только программу, которая работает |
|вечно (зацикливается). Этого можно избежать, используя совместно с |
|оператором перехода условный оператор, поставив выполнение перехода в |
|зависимость от выполнения некого условия. Таким образом, мы получим |
|структуру условного перехода и возможность организации конечного цикла. |
|Вообще говоря, так мы можем решить практически любую задачу, требующую |
|реализации циклического алгоритма. Конечно же, при помощи одного только |
|топора можно построить дом. Поставим перед собой вопросы: 'А будет ли этот |
|дом красив? Сколько времени и сил можно сэкономить, используя всевозможные |
|специальные инструменты?'. Создатель языка Паскаль Никлаус Вирт также |
|задался этими вопросами и решил их в пользу расширения языка тремя |
|специальными возможностями организации циклов. Для чего? - Для удобства, |
|краткости, простоты чтения программы и, не побоюсь этого слова, красоты. |
|Итак, существует три вида цикла, имеющих собственные операторы на языке |
|Паскаль для их записи. Эти виды имеют собственные условные названия: |
|'Пока', 'До', 'С параметром'. Друг от друга они несколько отличаются и |
|используются каждый для своего класса задач. |
| |
|Цикл 'ПОКА' |
|Группа операторов, называемая 'телом цикла', судя по этой схеме, будет |
|выполняться пока истинно условие цикла. Выход из цикла произойдет, когда |
|условие перестанет выполняться. |
| Если условие ложно изначально, то тело цикла не будет выполнено ни |
|разу. Если условие изначально истинно и в теле цикла нет действий, влияющих|
|на истинность этого условия, то тело цикла будет выполняться бесконечное |
|количество раз. Такая ситуация называется 'зацикливанием'. Прервать |
|зациклившуюся программу может либо оператор (нажав Ctrl+C), либо аварийный |
|останов самой программы, в случае переполнения переменной, деления на ноль |
|и т.п., поэтому использовать структуру цикла следует с осторожностью, |
|хорошо понимая, что многократное выполнение должно когда-нибудь |
|заканчиваться. |
| На языке Pascal структура цикла 'Пока' записывается следующим образом:|
| |
| While <условие> Do <оператор>; |
| Правда, лаконично? По-русски можно прочитать так: 'Пока истинно |
|условие, выполнять оператор'. Здесь, так же как в формате условного |
|оператора, подразумевается выполнение только одного оператора. Если |
|необходимо выполнить несколько действий, то может быть использован |
|составной оператор. Тогда формат оператора принимает такой вид: |
|While <условие> Do |
|Begin |
|<оператор #1>; |
|<оператор #2>; |
|<оператор #3>; |
|. . . |
|End; |
| |
|Цикл 'ДО' |
| Этот вид цикла отличается от предыдущего в основном тем, что проверка |
|условия повторения тела цикла находится не перед ним, а после. Поэтому цикл|
|'До' называют циклом 'с постусловием', а 'Пока' - 'с предусловием'. |
| Обратите также внимание на то, что новая итерация (повторное |
|выполнение тела цикла) происходит не тогда, когда условие справедливо, а |
|как раз тогда, когда оно ложно. Поэтому цикл и получил свое название |
|(выполнять тело цикла до выполнения соответствующего условия). |
| Интересно, что в случае, когда условие цикла изначально истинно, тело |
|цикла все равно будет выполнено хотя бы один раз. Именно это отличие 'до' |
|от 'пока' привело к тому, что в программировании они не подменяют друг |
|друга, а используются для решения задач, к которым они более подходят. |
| Формат цикла на языке Pascal: |
|Repeat |
|<оператор #1>; |
|<оператор #2>; |
|<оператор #3>; |
|. . . |
|Until <условие>; |
| Читается так: 'Выполнять оператор #1, оператор #2. : до выполнения |
|условия'. |
| Здесь не требуется использование составного оператора, потому, что |
|сами слова Repeat и Until являются операторными скобками. |
| |
|Цикл 'С параметром'. |
| В данном случае параметром будет являться целочисленная переменная, |
|которая будет изменяться на единицу при каждой итерации цикла. Таким |
|образом, задав начальное и конечное значения для такой переменной, можно |
|точно установить количество выполнений тела цикла. Нарисовать блок-схему |
|такой структуры вы сможете сами после некоторых пояснений. |
| Форматов у этого вида цикла предусмотрено два: |
| For <И.П.>:=<Н.З.> To <К.З.> Do <оператор>; |
| For <И.П.>:=<Н.З.> Downto <К.З.> Do <оператор>; |
| Здесь И.П. - имя переменной-параметра, Н.З. - его начальное значение, |
|К.З. - соответственно конечное значение параметра. В качестве начального и |
|конечного значений |
| Читается данная структура так: 'Для переменной (далее следует ее имя) |
|от начального значения до конечного выполнять оператор (являющийся телом |
|цикла)'. Иногда цикл с параметром даже называют 'Для' или 'For'. В первом |
|случае параметр с каждой итерацией увеличивается на единицу, во втором - |
|уменьшается. |
| Выполняется этот цикл по следующему алгоритму: |
| 1. переменной-параметру присваивается начальное значение; |
| 2. выполняется тело цикла; |
| 3. переменная-параметр автоматически увеличивается на 1 (в первом |
|случае формата); |
| 4. если параметр превышает конечное значение, то происходит выход из |
|цикла, иначе - переход к пункту 2. |
| Примечание: при использовании Downto параметр автоматически |
|уменьшается на 1, а выход из цикла происходит тогда, когда параметр |
|становится меньше конечного значения. |
| Таким образом, в отличие от первых двух видов цикла, этот цикл |
|используется тогда, когда известно необходимое количество выполнений тела |
|цикла. |
| Вообще говоря, цикл 'Пока' является универсальным, то есть любая |
|задача, требующая использования цикла, может быть решена с применением этой|
|структуры. Циклы 'До' и 'С параметром' созданы для удобства |
|программирования. |
| Пример. |
| Найти сумму квадратов всех натуральных чисел от 1 до 100. |
| Решим эту задачу с использованием всех трех видов циклов. |
|I. С использованием цикла 'Пока'. |
|Program Ex1; |
|Var |
| A : Integer; |
| S : Longint; |
|Begin |
|A:=1; S:=0; |
|While A<=100 Do |
|Begin |
|S:=S+A*A; |
|A:=A+1 |
|End; |
|Writeln(S) |
|End. |
|II. С использованием цикла 'До'. |
|Program Ex2; |
|Var |
| A : Integer; |
| S : Longint; |
|Begin |
|A:=1; S:=0; |
|Repeat |
|S:=S+A*A; |
|A:=A+1 |
|Until A>100; |
|Writeln(S) |
|End. |
|III. С использованием цикла 'С параметром'. |
|Program Ex3; |
|Var |
| A : Integer; |
| S : Longint; |
|Begin |
|S:=0; |
|For A:=1 To 100 Do S:=S+A*A; |
|Writeln(S) |
|End. |
| Теперь вам известны все основные алгоритмические структуры языка |
|Паскаль. Комбинируя их, возможно запрограммировать решение любой задачи, |
|конечно, если таковое существует. Тем не менее, изучение языка на этом не |
|закачивается, так как для написания хороших программ по утверждению |
|уважаемого Никлауса Вирта (за время моей работы у меня не появилось |
|оснований в этом сомневаться) нужны кроме алгоритмических, еще удобные |
|структуры данных. В рассматриваемом языке таких структур множество, для |
|каждого вида определены свои команды и операции. К их рассмотрению мы и |
|переходим. |
| |
|Строковые операции |
| До сих пор мы с вами рассматривали программы, реализующие алгоритмы |
|обработки числовых данных. Однако хоть ЭВМ изначально и были созданы только|
|для этой цели, по мере развития аппаратной части появилась возможность |
|оцифровывать данные других типов, хранить их в памяти машины, |
|перерабатывать, выводить во внешний по отношению к компьютеру мир. Проще |
|всего можно было так поступить с текстовой информацией. Если не ставить |
|перед машиной задачу 'понимания' смысла текста, то задача оцифровки |
|сводится к установлению правил замены символов (литер) при вводе в |
|компьютер на их коды и обратной замены при выводе информации на экран или |
|принтер. Такие правила, конечно же, были составлены. Как водится, сначала |
|их было множество (вспомните разнообразие таблиц кодировки), затем весь мир|
|остановился на ASCII. |
| Все языки программирования высокого уровня имеют средства работы с |
|литерными величинами. Паскаль - не исключение. Как вам уже известно, в |
|стандарте языка описаны два типа переменных для литерных величин. Это - |
|String и Char. Напомню - переменная типа Char может содержать в себе только|
|один единственный символ, тип String предназначен для хранения строковых |
|величин до 255 символов длиною. Кстати, вы знаете не все о типе String. При|
|описании переменной этого типа вы можете сами указать максимальное число |
|символов, которое можно занести в нее. Конечно же, это число не должно |
|превышать 255. Делается это так: |
|Var |
|S : String[30]; |
| Для чего это нужно? |
| Дело в том, что при компиляции для каждой переменной отводится свой |
|участок памяти. Если мы будем выделять для всех переменных типа String по |
|256 байт, то это приведет к тому, что при использовании достаточно большого|
|их количества, памяти может и не хватить? Но если в переменной мы |
|собираемся хранить, например, фамилию пользователя, то тридцати символов |
|(тридцати байт) для этого вполне достаточно. Таким образом, экономится |
|память и увеличивается быстродействие программ. |
| Переменным строкового типа можно присваивать строковые величины |
|(внутри программы они заключаются в апострофы), значения выражений, которые|
|приводят к строковым величинам. Значения можно также вводить с клавиатуры. |
|При этом апострофы не используются. Как вам известно, в числовую переменную|
|нельзя ввести строковую величину. Сделать наоборот - возможно, однако |
|число, находящееся в строковой переменной представляет собой просто |
|последовательность символов (цифр), поэтому в арифметических выражениях |
|участвовать не может. |
| Также, новым для вас явится то, что при использовании строковой |
|переменной, к каждому ее символу можно обратиться отдельно. Необходимо |
|только знать номер нужного символа от начала строки. Его достаточно |
|поставить после имени переменной типа String в квадратных скобках. |
| Пример: S[5] - пятый символ строки S. |
| С отдельным символом строки можно производить все действия, которые |
|можно производить с любой символьной переменной (ввод, присвоение, вывод на|
|экран, участие в выражениях и т.д.). |
| Обратите внимание на то, что нумерация символов в строке начинается с |
|единицы. Внутри квадратных скобок вместо числа может находиться выражение, |
|результатом которого является целое число. Главное чтобы символ с таким |
|номером в строке существовал. Но как же узнать, сколько символов в данный |
|момент находится в строковой переменной? Для этого существует специальная |
|функция, которая возвращает длину строковой переменной в символах. Это |
|функция Length. Ее формат: Length(S) |
| Здесь S - либо строковая величина, либо строковая переменная. |
| Приведенная далее программа выводит на экран длину введенной |
|пользователем строковой величины. |
|Program Str1; |
|Var |
|S : String; |
|Begin |
|Writeln('Введите последовательность символов'); |
|Readln(S); |
|Writeln('Вы ввели строку из ',Length(S), ' символов') |
|End. |
| Другой пример: |
|Решим задачу: 'Введенную строку вывести на экран по одному символу в строке|
|экрана'. |
|Program Str2; |
|Var |
|S : String; |
|I : Byte; |
|Begin |
|Writeln('Введите строку'); |
|Readln(S); |
|For I:=1 to Length(S) do {организуем цикл, начиная с первого символа} |
|Writeln(S[I]) {строки, до последнего (номер последнего} |
|{совпадает с количеством символов строки S) } |
|End. |
| Какие же еще действия можно выполнять с переменными строкового типа? |
| Две строковые величины можно состыковывать. Эта операция называется |
|конкатенацией и обозначается знаком '+'. |
| Например, результатом выполнения следующих команд: |
| R:= 'kadabra'; |
| H:= 'abra'; |
| S:=H+R; |
|в переменной S будет значение 'abrakadabra'. |
| Для конкатенации результат зависит от порядка операндов (в отличие от |
|операции сложения). Следует помнить о том, какой максимальной длины может |
|быть результирующая переменная, так как в случае превышения значением |
|выражения числа, указанного после String в описании переменной, 'лишние' |
|символы в переменную не попадут. |
| Строковые величины можно сравнивать между собой. Это относится также и|
|к строковым переменным. Но как же компьютер определяет, какая строка |
|больше: |
|та, которая длиннее? |
|та, которая содержит больше заглавных букв? |
| На самом деле такая проверка проходит довольно сложно: компьютер |
|сравнивает сначала первые символы строк. Большим из двух считается тот, код|
|которого больше (вспомните, что такое код символа). Если равны первые |
|символы, то так же анализируется следующая пара до тех пор, пока не будет |
|найдено различие. Если начало строк совпадает, а одна из них кончается |
|раньше, то вторая автоматически называется большей. |
| Код символа в Паскале можно определить при помощи функции Ord. |
| Ее формат: Ord(C), где С - либо непосредственно указанный символ, либо|
|переменная символьного типа, либо один символ строковой переменной. Вообще,|
|функция Ord имеет более глубокий смысл, но об этом - позже. Есть и обратная|
|функция, которая возвращает символ по известному коду. Это функция Chr(N), |
|где N - выражение, приводящее к целому числу в интервале от 0 до 255 |
|(возможные значения кода символа). Очевидно, что Chr(Ord(C))=C, |
|Ord(Chr(N))=N. |
| Следующая маленькая программа выводит на экран кодовую таблицу: |
|Program Str3; |
|Var |
| I : Byte; |
|Begin |
|For I:=32 to 255 do |
|Write('VV',I:4, '-',Chr(I)) |
|End. |
| Цикл в программе начинается с 32 потому, что символы с кодами от 0 до |
|31 являются управляющими и не имеют соответствующего графического |
|представления. |
| Задача: 'Определить, является ли введенная строка 'перевертышем'. |
|Перевертышем называется такая строка, которая одинаково читается с начала и|
|с конца. Например, 'казак' и 'потоп' - перевертыши, 'канат' - не |
|перевертыш'. |
| Поступим следующим образом: из введенной строки сформируем другую |
|строку из символов первой, записанных в обратном порядке, затем сравним |
|первую строку со второй; если они окажутся равны, то ответ положительный, |
|иначе - отрицательный. Естественно, предложенный способ решения не является|
|единственно возможным. |
|Program Str4; |
|Var |
| S,B : String; |
| I : Byte; |
|Begin |
|Writeln('Введите строку'); |
|Readln(S); |
|B:=''; {Переменной B присваиваем значение 'пустая строка'} |
|For I:=1 to Length(S) do |
|B:=S[I]+B; {Конкатенация. Символы строки S пристыковываются к} |
|{переменной B слева. Самым левым окажется последний.} |
|If B=S Then Writeln('Перевертыш') Else Writeln('Не перевертыш') |
|End. |
| Число, записанное в строковую переменную, естественно числом не |
|является, но очень часто требуется его все же использовать в качестве |
|числа. Для этого нужно произвести преобразование типа. Перевод строкового |
|представления числа в числовое выполняет в Паскале оператор Val. |
|Его формат: |
|Val(S,X,C); |
| Здесь S - строка, содержащая число, X - числовая переменная, в которую|
|будет помещен результат, С - переменная целочисленного типа, в которую |
|помещается первого встреченного в S отличного от цифры символа. Если после |
|выполнения оператора Val переменная С имеет значение 0, то это означает, |
|что преобразование типа прошло совершенно успешно и в строке нецифровых |
|символов не встретилось. |
| Противоположное действие осуществляет оператор Str. Формат оператора: |
| Str(X,S); |
|X - число (либо арифметическое выражение), S - строковая переменная. |
| В переменную S попадает строковое представление числа X. Это нужно, |
|например, при необходимости выводить на экран числа в графическом режиме |
|(будет изучено позже), так как стандартные процедуры вывода на экран там |
|работают только со строковыми величинами. |
| Для иллюстрации рассмотрим такую задачу: 'Найти сумму цифр введенного |
|натурального числа'. Используя только числовые переменные, решить ее можно,|
|но предлагаемое здесь решение, по-моему, проще. |
|Program Str5; |
|Var |
|S : String; |
|I,X,A,C : Integer; |
|Begin |
|Writeln('Введите натуральное число'); |
|Readln(S); {Число вводится в строковую переменную} |
|A:=0; |
|For I:=1 To Length(S) Do |
|Begin |
|Val(S[I],X,C); {Цифровой символ превращается в число} |
|A:=A+X {Цифры суммируются} |
|End; |
|Writeln('Сумма цифр равна ',A) |
|End. |
| Теперь рассмотрим еще несколько действий над строками: |
|оператор DELETE(S,I,C) из строковой переменной S удаляет C символов, |
|начиная с I-того; |
|оператор INSERT(SN,S,I) вставляет подстроку SN в строковую переменную S |
|перед символом с номером I; |
|функция COPY(S,I,C) возвращает подстроку строки S из C символов, начиная с |
|символа с номером I; |
|функция Pos(SN,S) возвращает номер символа, с которого в строке S |
|начинается подстрока SN (позицию первого вхождения подстроки в строку). |
|Если такой подстроки нет, то возвращается ноль. |
| Пример их использования: |
|'Во введенной строке заменить все вхождения подстроки 'ABC' на подстроки |
|'KLMNO''. |
|Program Str6; |
|Var |
|S : String; |
|A : Byte; |
|Begin |
|Writeln('Введите строку'); |
|Readln(S); |
|While Pos('ABC',S)<>0 Do |
|Begin |
|A:= Pos('ABC',S); |
|Delete(S,A,3); |
|Insert('KLMNO',S,A) |
|End; |
|Writeln(S) |
|End. |
| |
|Определение типов |
| Как было упомянуто ранее, в изучаемом языке возможно определять новые |
|типы переменных. После определения этот тип становится доступным для |
|описания переменных, также как и стандартные типы. |
| Новый тип перед первым его использованием должен быть описан в |
|соответствующем разделе описаний. Его заголовок - служебное слово Type. |
|Type |
| <Имя типа> = <Описание типа>; |
| Есть несколько способов описания. Иногда говорят даже о видах типов |
|(как бы это странно ни звучало). |
| Итак, первым рассмотрим так называемый перечисляемый тип. |
| Перечисляемый тип используется для повышения наглядности программ, |
|позволяя записывать в переменные этого типа названия разнообразных |
|объектов, исследуемых программой. Этот тип представляет собой набор |
|идентификаторов, с которыми могут совпадать значения параметров. |
| Формат описания следующий: <Имя типа> = (<Ид.1>, <Ид.2>,? <Ид.n>); |
| Далее можно определить любое число переменных уже описанного типа. |
|Обратите внимание на то, что каждый идентификатор может участвовать в |
|описании только одного перечисляемого типа. |
| Этим переменным можно присваивать только значения из списка, |
|определенного при описании типа. Эти значения не являются ни числами, ни |
|строковыми величинами, ни даже величинами логического типа, поэтому они не |
|могут участвовать в арифметических, строковых, логических выражениях, а |
|также не могут быть выведены на экран или принтер. Величины перечисляемого |
|типа можно сравнивать между собой, над их множеством в языке Паскаль |
|определены несколько функций: |
| Ord(X) - порядковый номер значения переменной X в списке |
|идентификаторов. |
| Succ(X) - следующее значение для величины Х. |
| Pred(X) - предыдущее значение данного типа. |
| Обратите внимание на то, что для функции Ord нумерация среди значений |
|идет, начиная от нуля. Для последнего значения нельзя применять функцию |
|Succ, для первого - Pred. |
| Переменные различных перечисляемых типов несовместимы друг с другом. |
| Множество стандартных порядковых типов в языке Паскаль на самом деле |
|определены как перечисляемые. Это типы Char, Integer, другие. Достоинства |
|стандартных порядковых типов лишь в том, что над каждым из них уже |
|определены специфические действия. Например, тип Boolean описан так: |
|Type |
|Boolean = (False, True); |
| Единственное его отличие от перечисляемых типов, определяемых |
|программистом, состоит в том, что значения типа Boolean можно выводить на |
|экран. Можете проверить, Ord(False)=0. |
| Интересно, что переменная перечисляемого типа может быть счетчиком в |
|цикле 'с параметром'. |
|Пример: |
|Program T1; |
|Type |
| Colors = (Black, Blue, Green, Cyan, Red, Magenta, Brown, Yellow, |
|White); |
|Var |
| C1,C2 : Colors; |
|Begin |
|C1:=Green; |
|C2:=Red; |
|Writeln(Ord(C1), Ord(Succ(C2))) |
|End. |
| Во время выполнения на экране появятся числа '2' и '5', что |
|соответствует номерам значений Green и Magenta. |
| Следующий тип, который можно определить в программе - тип-диапазон. |
| Здесь не нужно перечислять все значения этого типа, потому, что |
|возможными для него являются значения поддиапазона уже определенного до |
|него любого порядкового типа (стандартного или описанного ранее |
|перечисляемого типа). Достаточно лишь указать начальную и конечную величину|
|отрезка порядкового типа. Единственное условие: начальное значение не |
|должно превышать конечное. |
| Формат описания отрезочного типа: |
|Type |
| <Имя типа>=<Нач.>..<Кон.>; |
|Примеры: |
|Type |
|Age=0..150; {Целое число в интервале от 0 до 150} |
|Lat='A'.. 'Z'; {Заглавные буквы латинского алфавита} |
|Month=(January, February, March, April, May, June, July, August, September,|
|October, November, December); |
|Spring=March..May; {Весенние месяцы} |
| Есть еще одна возможность определить новый тип, о существовании |
|которой можно было бы и догадаться. |
|Type |
| <Имя типа>=<Имя ранее определенного или стандартного типа>; |
|Пример: |
|Type |
| Number=Byte; |
| |
|Массивы |
| До сих пор мы рассматривали переменные, которые имели только одно |
|значение, могли содержать в себе только одну величину определенного типа. |
|Исключением являлись лишь строковые переменные, которые представляют собой |
|совокупность данных символьного типа, но и при этом мы говорили о строке, |
|как об отдельной величине. |
| Вы знаете, что компьютер предназначен в основном для облегчения работы|
|человека с большими информационными объемами. Как же, используя только |
|переменные известных вам типов, сохранить в памяти и обработать данные, |
|содержащие десяток, сотню, тысячу чисел или, к примеру, строк? А ведь такие|
|задачи встречаются в любой области знания. Конечно, можно завести столько |
|переменных, сколько данных, можно даже занести в них значения, но только |
|представьте, какой величины будет текст такой программы, сколько времени |
|потребуется для его составления, как много места для возможных ошибок? |
|Естественно, об этом задумывались и авторы языков программирования. Поэтому|
|во всех существующих языках имеются типы переменных, отвечающие за хранение|
|больших массивов данных. В языке Паскаль они так и называются: 'массивы'. |
| Массивом будем называть упорядоченную последовательность данных одного|
|типа, объединенных под одним именем. Кстати, под это определение подходит |
|множество объектов из реального мира: словарь (последовательность слов), |
|мультфильм (последовательность картинок) и т. д. Проще всего представить |
|себе массив в виде таблицы, где каждая величина находится в собственной |
|ячейке. Положение ячейки в таблице должно однозначно определяться набором |
|координат (индексов). Самой простой является линейная таблица, в которой |
|для точного указания на элемент данных достаточно знания только одного |
|числа (индекса). Мы с вами пока будем заниматься только линейными |
|массивами, так как более сложные структуры строятся на их основе. |
| Описание типа линейного массива выглядит так: |
| Type <Имя типа>=Array [<Диапазон индексов>] Of <Тип элементов>; |
| В качестве индексов могут выступать переменные любых порядковых типов.|
|При указании диапазона начальный индекс не должен превышать конечный. Тип |
|элементов массива может быть любым (стандартным или описанным ранее). |
| Описать переменную-массив можно и сразу (без предварительного описания|
|типа) в разделе описания переменных: |
| Var <Переменная-массив> : Array [<Диапазон индексов>] Of <Тип |
|элементов>; |
| Примеры описания массивов: |
|Var |
|S, BB : Array [1..40] Of Real; |
|N : Array ['A'..'Z'] Of Integer; |
|R : Array [-20..20] Of Word; |
|T : Array [1..40] Of Real; |
| Теперь переменные S, BB и T представляют собой массивы из сорока |
|вещественных чисел; массив N имеет индексы символьного типа и целочисленные|
|элементы; массив R может хранить в себе 41 число типа Word. |
| Единственным действием, которое возможно произвести с массивом целиком|
|- присваивание. Для данного примера описания впоследствии допустима |
|следующая запись: |
| S:=BB; |
| Однако, присваивать можно только массивы одинаковых типов. Даже |
|массиву T присвоить массив S нельзя, хотя, казалось бы, их описания |
|совпадают, произведены они в различных записях раздела описания. |
| Никаких других операций с массивами целиком произвести невозможно, но |
|с элементами массивов можно работать точно также, как с простыми |
|переменными соответствующего типа. Обращение к отдельному элементу массива |
|производится при помощи указания имени всего массива и в квадратных скобках|
|- индекса конкретного элемента. Например: |
|R[10] - элемент массива R с индексом 10. |
| Фундаментальное отличие компонента массива от простой переменной |
|состоит в том, что для элемента массива в квадратных скобках может стоять |
|не только непосредственное значение индекса, но и выражение, приводящее к |
|значению индексного типа. Таким образом реализуется косвенная адресация: |
|BB[15] - прямая адресация; |
|BB[K] - косвенная адресация через переменную K, значение которой будет |
|использовано в качестве индекса элемента массива BB. |
| Такая организация работы с такой структурой данных, как массив, |
|позволяет использовать цикл для заполнения, обработки и распечатки его |
|содержимого. |
| Если вы помните, с такой формой организации данных мы встречались, |
|когда изучали строковые переменные. Действительно, переменные типа String |
|очень близки по своим свойствам массивам типа Char. Отличия в следующем: |
|строковые переменные можно было вводить с клавиатуры и распечатывать на |
|экране (с обычным массивом это не проходит); длина строковой переменной |
|была ограничена 255 символами (255 B), а для размера массива критическим |
|объемом информации является 64 KB. |
| Теперь рассмотрим несколько способов заполнения массивов и вывода их |
|содержимого на экран. В основном мы будем пользоваться числовыми типами |
|компонент, но приведенные примеры будут справедливы и для других типов |
|(если они допускают указанные действия). |
|Program M1; |
|Var |
| A : Array [1..20] Of Integer; |
|Begin |
|A[1]:=7; {Заполняем массив значениями (отдельно каждый компонент)} |
|A[2]:=32; |
|A[3]:=-70; |
|.............. {Трудоемкая задача?} |
|A[20]:=56; |
|Writeln(A[1],A[2],A[3], ?,A[20]) |
|End. |
| Как бы ни был примитивен приведенный пример, он все же иллюстрирует |
|возможность непосредственного обращения к каждому элементу массива |
|отдельно. Правда, никакого преимущества массива перед несколькими простыми |
|переменными здесь не видно. Поэтому - другой способ: |
|Program M2; |
|Var |
|A : Array [1..20] Of Integer; |
|I : Integer; |
|Begin |
|For I:=1 To 20 Do {Организуем цикл с параметром I по всем возможным} |
|Readln(A[I]); {значениям индексов и вводим A[I] с клавиатуры } |
|For I:=20 Downto 1 Do {Распечатываем массив в обратном порядке} |
|Write(A[I],'VVV') |
|End. |
| Эта программа вводит с клавиатуры 20 целых чисел, а затем |
|распечатывает их в обратном порядке. Теперь попробуйте написать такую же |
|программу, но без использования структуры массива. Во сколько раз она |
|станет длиннее? Кстати, введение язык Паскаль цикла с параметром было |
|обусловлено во многом необходимостью обработки информационных |
|последовательностей, т. е. массивов. |
| Следующая программа заполняет массив значениям квадратов индексов |
|элементов: |
|Program M3; |
|Const |
|N=50; {Константа N будет содержать количество элементов массива} |
|Var |
|A : Array [1..N] Of Integer; |
|I : Integer; |
|Begin |
|For I:=1 To N Do |
|A[I]:=I*I |
|For I:=1 To N Do |
|Write(A[I],'VVV') |
|End. |
| В дальнейшем для учебных целей мы будем использовать массивы, заданные|
|с помощью генератора случайных чисел. В языке Паскаль случайные числа |
|формирует функция Random. Числа получаются дробными, равномерно |
|расположенными в интервале от 0 до 1. Выражение, дающее целое случайное |
|число в интервале [-50,50] будет выглядеть так: |
|Trunc(Random*101)-50 |
|Зададим и распечатаем случайный массив из сорока целых чисел: |
|Program M4; |
|Const |
|N=40; {Константа N будет содержать количество элементов массива} |
|Var |
|A : Array [1..N] Of Integer; |
|I : Integer; |
|Begin |
|For I:=1 To N Do |
|Begin |
|A[I]:= Trunc(Random*101)-50 |
|Write(A[I],'VVV') |
|End |
|End. |
| С обработкой линейных массивов связано множество задач. Их мы |
|рассмотрим на практических занятиях. |
| |
|Двумерные и многомерные массивы |
|Представьте себе таблицу, состоящую из нескольких строк. Каждая строка |
|состоит из нескольких ячеек. Тогда для точного определения положения ячейки|
|нам потребуется знать не одно число (как в случае таблицы линейной), а два:|
|номер строки и номер столбца. Структура данных в языке Паскаль для хранения|
|такой таблицы называется двумерным массивом. Описать такой массив можно |
|двумя способами: |
|I. |
|Var |
| A : Array [1..20] Of Array [1..30] Of Integer; |
|II. |
|Var |
| A : Array [1..20,1..30] Of Integer; |
|В обоих случаях описан двумерный массив, соответствующий таблице, состоящей|
|из 20 строк и 30 столбцов. Приведенные описания совершенно равноправны. |
|Отдельный элемент двумерного массива адресуется, естественно, двумя |
|индексами. Например, ячейка, находящаяся в 5-й строке и 6-м столбце будет |
|называться A[5][6] или A[5,6]. |
|Для иллюстрации способов работы с двумерными массивами решим задачу: |
|'Задать и распечатать массив 10X10, состоящий из целых случайных чисел в |
|интервале [1,100]. Найти сумму элементов, лежащих выше главной диагонали.' |
|При отсчете, начиная с левого верхнего угла таблицы, главной будем считать |
|диагональ из левого верхнего угла таблицы в правый нижний. При этом |
|получается, что элементы, лежащие на главной диагонали будут иметь |
|одинаковые индексы, а для элементов выше главной диагонали номер столбца |
|будет всегда превышать номер строки. Договоримся также сначала указывать |
|номер строки, а затем - номер столбца. |
|Program M5; |
|Var |
|A : Array[1..10,1..10] Of Integer; |
|I, K : Byte; |
|S : Integer; |
|Begin |
|S:=0; |
|For I:=1 To 10 Do |
|Begin |
|For K:=1 To 10 Do |
|Begin |
|A[I,K]:=Trunc(Random*100)+1; |
|Write(A[I,K]:6); |
|If K>I Then S:=S+A[I,K] |
|End; |
|Writeln |
|End; |
|Writeln('Сумма элементов выше гл. диагонали равнаV',S) |
|End. |
|Если модель данных в какой-либо задаче не может свестись к линейной или |
|плоской таблице, то могут использоваться массивы произвольной размерности. |
|N-мерный массив характеризуется N индексами. Формат описания такого типа |
|данных: |
|Type |
|<Имя типа>=Array[<диапазон индекса1>,<диапазон индекса2>,... |
|<диапазон индекса N>] Of <тип компонент>; |
|Отдельный элемент именуется так: |
| <Имя массива>[<Индекс 1>,<Индекс 2>,...,<Индекс N>] |
| |
|Процедуры и функции |
|При решении сложных объемных задач часто целесообразно разбивать их на |
|более простые. Метод последовательной детализации позволяет составить |
|алгоритм из действий, которые, не являясь простыми, сами представляют собой|
|достаточно самостоятельные алгоритмы. В этом случае говорят о |
|вспомогательных алгоритмах или подпрограммах. Использование подпрограмм |
|позволяет сделать основную программу более наглядной, понятной, а в случае,|
|когда одна и та же последовательность команд встречается в программе |
|несколько раз, даже более короткой и эффективной. |
|В языке Паскаль существует два вида подпрограмм: процедуры и функции, |
|определяемые программистом. Процедурой в Паскале называется именованная |
|последовательность инструкций, реализующая некоторое действие. Функция |
|отличается от процедуры тем, что она должна обязательно выработать значение|
|определенного типа. |
|Процедуры и функции, используемые в программе, должны быть соответствующим |
|образом описаны до первого их упоминания. Вызов процедуры или функции |
|производится по их имени. |
|Подпрограммы в языке Паскаль могут иметь параметры (значения, передаваемые |
|в процедуру или функцию в качестве аргументов). При описании указываются |
|так называемые формальные параметры (имена, под которыми будут фигурировать|
|передаваемые данные внутри подпрограммы) и их типы. При вызове подпрограммы|
|вместе с ее именем должны быть заданы все необходимые параметры в том |
|порядке, в котором они находятся в описании. Значения, указываемые при |
|вызове подпрограммы, называются фактическими параметрами. |
|Формат описания процедуры: |
|Procedure <Имя процедуры> (<Имя форм. параметра 1>:<Тип>; |
|< Имя форм. параметра 2>:<Тип>?); |
|<Раздел описаний> |
|Begin |
|<Тело процедуры> |
|End; |
|Раздел описаний может иметь такие же подразделы, как и раздел описаний |
|основной программы (описание процедур и функций - в том числе). Однако все |
|описанные здесь объекты 'видимы' лишь в этой процедуре. Они здесь локальны |
|также, как и имена формальных параметров. Объекты, описанные ранее в |
|разделе описаний основной программы и не переопределенные в процедуре, |
|называются глобальными для этой подпрограммы и доступны для использования. |
|Легко заметить схожесть структуры программы целиком и любой из ее процедур.|
|Действительно, ведь и процедура и основная программа реализуют некий |
|алгоритм, просто процедура не дает решения всей задачи. Отличие в заголовке|
|и в знаке после End. |
|Формат описания функции: |
|Function <Имя функции> (<Имя форм. параметра 1>:<Тип>; |
|< Имя форм. параметра 2>:<Тип>?) : <Тип результата>; |
|<Раздел описаний> |
|Begin |
|<Тело функции> |
|End; |
|В теле функции обязательно должна быть хотя бы команда присвоения такого |
|вида: <Имя функции>:=<Выражение>; |
|Указанное выражение должно приводить к значению того же типа, что и тип |
|результата функции, описанный выше. |
|Вызов процедуры представляет в программе самостоятельную инструкцию: |
|<Имя процедуры>(<Фактический параметр 1>, < Фактический параметр 2>?); |
|Типы фактических параметров должны быть такими же, что и у соответсвующих |
|им формальных. |
|Вызов функции должен входить в выражение. При вычислении значения такого |
|выражения функция будет вызвана, действия, находящиеся в ее теле, будут |
|выполнены, в выражение будет подставлено значение результата функции. |
|Приведем простейший пример использования подпрограммы. |
|Задача: 'Найти максимальное из трех введенных чисел'. Для решения |
|воспользуемся описанием функции, принимающей значение максимального из двух|
|чисел, которые передаются в нее в виде параметров. |
|Program Fn; |
|Var |
|A,B,C :Real; |
|Function Max(A,B:Real):Real; {Описываем функцию Max с формальными} |
|Begin {параметрами A и B, которая принимает } |
|If A>B Then Max:=A {значение максимального из них } |
|Else Max:=B {Здесь A и B - локальные переменные } |
|End; |
|Begin |
|Writeln('Введите три числа'); |
|Readln(A,B,C); |
|Writeln('Максимальным из всех является ', Max(Max(A,B),C)) |
|End. |
|Обратите внимание на краткость тела основной программы и на прозрачность |
|действий внутри функции. Формальные параметры A и B, используемые в |
|подпрограмме, не имеют никакого отношения переменным A и B, описанным в |
|основной программе. |
|Существует два способа передачи фактических параметров в подпрограмму: по |
|значению и по ссылке. В первом случае значение переменной-фактического |
|параметра при вызове подпрограммы присваивается локальной переменной, |
|являющейся формальным параметром подпрограммы. Что бы потом ни происходило |
|с локальной переменной, это никак не отразится на соответствующей |
|глобальной. Для одних задач это благо, но иногда требуется произвести в |
|подпрограмме действия над самими переменными, указанными в качестве |
|фактических параметров. На помощь приходит второй способ. Происходит |
|следующее: при обращении к подпрограмме не происходит формирования |
|локальной переменной-формального параметра. Просто на время выполнения |
|подпрограммы имя этой локальной переменной будет указывать на ту же область|
|памяти, что и имя соответствующей глобальной переменной. Если в этом случае|
|изменить локальную переменную, изменятся данные и в глобальной. |
|Передача параметров по ссылке отличается тем, что при описании подпрограммы|
|перед именем переменной-формального параметра ставится служебное слово Var.|
|Теперь использование в качестве фактических параметров выражений или |
|непосредственных значений уже не допускается - они должны быть именами |
|переменных. |
|Еще один классический пример. Задача: 'Расположить в порядке неубывания три|
|целых числа'. |
|Program Pr; |
|Var |
| S1,S2,S3 :Integer; |
|Procedure Swap(Var A,B: Integer);{Процедура Swap с параметрами-переменными}|
| |
|Var C : Integer; {C - независимая локальная переменная} |
|Begin |
| C:=A; A:=B; B:=C {Меняем местами содержимое A и B} |
|End; |
|Begin |
|Writeln('Введите три числа'); |
|Readln(S1,S2,S3); |
|If S1>S2 Then Swap(S1,S2); |
|If S2>S3 Then Swap(S2,S3); |
|If S1>S2 Then Swap(S1,S2); |
|Writeln('Числа в порядке неубывания:V',S1,S2,S3) |
|End. |
| |
|Работа с файлами |
|Тип-файл представляет собой последовательность компонент одного типа, |
|расположенных на внешнем устройстве (например, на диске). Элементы могут |
|быть любого типа, за исключением самого типа-файла. Число элементов в файле|
|при описании не объявляется. Работа с физическими файлами происходит через |
|так называемые файловые переменные. |
|Для задания типа-файла следует использовать зарезервированные слова File и |
|Of, после чего указать тип компонент файла. |
|Пример: |
|Type |
|N = File Of Integer; {Тип-файл целых чисел} |
|C = File Of Char; {Тип-файл символов} |
|Есть заранее определенный в Паскале тип файла с именем Text. Файлы этого |
|типа называют текстовыми. |
|Введя файловый тип, можно определить и переменные файлового типа: |
|Var |
|F1 : N; |
|F2 : C; |
|F3 : Text; |
|Тип-файл можно описать и непосредственно при введении файловых переменных: |
|Var |
| Z : File Of Word; |
|Файловые переменные имеют специфическое применение. Над ними нельзя |
|выполнять никаких операций (присваивать значение, сравнивать и т.д.). Их |
|можно использовать лишь для выполнения операций с файлами (чтение, запись и|
|т.д.). |
|Элементы файла считаются расположенными последовательно, то есть так же, |
|как элементы линейного массива. Отличие же состоит в том, что, во-первых, |
|размеры файла могут меняться, во-вторых, способ обращения к элементам |
|совсем другой: невозможно обратиться к произвольному элементу файла; |
|элементы его просматриваются только подряд от начала к концу, при этом в |
|каждый момент времени доступен только один элемент. Можно представить себе,|
|что для каждого файла существует указатель, показывающий в данный момент на|
|определенный компонент файла. После проведения операции чтения или записи |
|указатель автоматически передвигается на следующий компонент. |
|Перед тем, как осуществлять ввод-вывод, файловая переменная должна быть |
|связана с конкретным внешним файлом при помощи процедуры Assign. |
|Формат: |
| Assign(<Имя файловой переменной>,<Имя файла>); |
|Имя файла задается либо строковой константой, либо через переменную типа |
|Sting. Имя файла должно соответствовать правилам работающей в данный момент|
|операционной системы. Если строка имени пустая, то связь файловой |
|переменной осуществляется со стандартным устройством ввода-вывода (как |
|правило - с консолью). |
|После этого файл должен быть открыт одной из процедур: |
|Reset(<Имя файловой переменной>); |
|Открывается существующий файл для чтения, указатель текущей компоненты |
|файла настраивается на начало файла. Если физического файла, |
|соответствующего файловой переменной не существует, то возникает ситуация |
|ошибки ввода-вывода. |
|Rewrite(<Имя файловой переменной>); |
|Открывается новый пустой файл для записи, ему присваивается имя, заданное |
|процедурой Assign. Если файл с таким именем уже существует, то он |
|уничтожается. |
|После работы с файлом он, как правило, должен быть закрыт процедурой Close.|
| |
|Close(<Имя файловой переменной>); |
|Это требование обязательно должно соблюдаться для файла, в который |
|производилась запись. |
|Теперь рассмотрим непосредственную организацию чтения и записи. |
|Для ввода информации из файла, открытого для чтения, используется уже |
|знакомый вам оператор Read. Правда, в его формате и использовании вы |
|заметите некоторые изменения: |
|Read(<Имя файловой переменной>, <Список ввода>); |
|Происходит считывание данных из файла в переменные, имена которых указаны в|
|списке ввода. Переменные должны быть того же типа, что и компоненты файла. |
| |
|Вывод информации производит, как можно догадаться оператор Write(<Имя |
|файловой переменной>, <Список вывода>); |
|Данные из списка вывода заносятся в файл, открытый для записи. |
|Для текстовых файлов используются также операторы Readln и Writeln с |
|соответствующими дополнениями, относящимися к файловому вводу-выводу. |
|Любопытно, что вывод данных на монитор и ввод с клавиатуры в языке Паскаль |
|тоже являются действиями с файлами. Они даже имеют свои предопределенные |
|файловые переменные текстового типа: Output и Input соответственно. |
|Переменная Output всегда открыта для записи, Input - для чтения. Если не |
|указывать файловые переменные в операторах ввода-вывода (придем к формату, |
|рассмотренному в теме 'Операторы ввода-вывода'), то в случае записи по |
|умолчанию выбирается файл Output, в случае чтения - Input. |
|Как вы знаете, любой файл конечен и продолжать чтение из него информации |
|можно лишь до определенного предела. Как этот предел установить? Проверить,|
|окончен ли файл, можно вызовом стандартной логической функции Eof(<Имя |
|файловой переменной>) |
|Она вырабатывает значение True, если файл окончен, и False - в противном |
|случае. |
|Решим следующую задачу: 'Написать программу, которая вводит с клавиатуры |
|список фамилий учащихся, а затем распечатывает его, кроме тех учащихся, у |
|которых фамилия начинается с буквы 'Ш''. |
|Так как заранее количество данных не известно, то для их хранения |
|используем файл. Тип элементов - строковый. |
|Program L; |
|Var |
|I,N : Integer; |
|F : File Of String; |
|S : String; |
|Begin |
|Assign(F,'Spis.lst'); {Связываем переменную F с файлом Spis.lst} |
|Writeln('Введите количество учащихся'); |
|Readln(N); {Вводим количество учащихся} |
|Rewrite(F); {Создаем файл для записи в него данных} |
|For I:=1 To N Do {Для всех учащихся} |
|Begin |
|Writeln('Введите фамилию'); |
|Readln(S); |
|Write(F,S) |
|End; |
|Close(F); |
|Reset(F); |
|Writeln; Writeln('Список учащихся:'); |
|While Not(Eof(F)) Do |
|Begin |
|Read(F,S); |
|If S[1]<>'Ш' Then |
|Writeln(S) |
|End; |
|Close(F) |
|End. |
