Лекции по программированию на Паскале. Часть 2

10. О П Е Р А Т О Р Ы В В О Д АИ В Ы В О Д А Рассмотрим организацию ввода и вывода данных с терминального уст-ройства. Терминальное устройство - это устройство, с которым работаетпользователь, обычно это экран (дисплей) и клавиатура. Для ввода и вывода данных используются стандартные процедуры вводаи вывода Read и Write, оперирующие стандартными последовательными файламиINPUT и OUTPUT. Эти файлы разбиваются на строки переменной длины, отделяемые другот друга признаком конца строки. Конец строки задается нажатием кла-виши ENTER. Для ввода исходных данных используются операторы процедур ввода: Read(A1,A2,...AK); ReadLn(A1,A2,...AK); ReadLn; Первый из них реализует чтение К значений исходных данных и прис-ваивание этих значений переменным А1, А2,..., АК. Второй операторреализует чтение К значений исходных данных, пропуск остальных значе-ний до начала следующей строки, присваивание считанных значений пере-менным А1, А2,..., АК. Третий оператор реализует пропуск строки ис-ходных данных. При вводе исходных данных происходит преобразование из внешнейформы представления во внутреннюю, определяемую типом переменных. Пе-ременные, образующие список ввода, могут принадлежать либо к целому,либо к действительному, либо к символьному типам. Чтение исходныхданных логического типа в языке ПАСКАЛЬ недопустимо. Операторы ввода при чтении значений переменных целого идействительного типа пропускает пробелы, предшествующие числу. В тоже время эти операторы не пропускают пробелов, предшествующих значе-ниям символьных переменных, так как пробелы являются равноправнымисимволами строк. Пример записи операторов ввода: var rV, rS: Real; iW, iJ: Integer; chC, chD: Char;................ Read(rV, rS, iW, iJ); Read(chC, chD); Значения исходных данных могут отделяться друг от друга пробеламии нажатием клавиш табуляции и Enter. Для вывода результатов работы программы на экран используютсяоператоры: Write(A1,A2,...AK); WriteLn(A1,A2,...AK); WriteLn; Первый из этих операторов реализует вывод значений переменных А1,А2,...,АК в строку экрана. Второй оператор реализует выводзначений переменных А1, А2,..., АК и переход к началу следующейстроки. Третий оператор реализует пропуск строки и переход к началуследующей строки. Переменные, составляющие список вывода, могут относиться к целому,действительному, символьному или булевскому типам. В качестве элемен-та списка вывода кроме имен переменных могут использоваться выраженияи строки. Вывод каждого значения в строку экрана происходит в соот-ветствии с шириной поля вывода, определяемой конкретной реализациейязыка. Форма представления значений в поле вывода соответствует типу пе-ременных и выражений: величины целого типа выводятся как целые деся-тичные числа, действительного типа - как действительные десятичныечисла с десятичным порядком, символьного типа и строки - в виде сим-волов, логического типа - в виде логических констант TRUE и FALSE. Оператор вывода позволяет задать ширину поля вывода для каждогоэлемента списка вывода. В этом случаеэлемент списка вывода имеет вид А:К, гдеА - выражение или строка, К - выражение либо константа целого типа.Если выводимое значение занимает в поле вывода меньше позиций, чем К,то перед этим значением располагаются пробелы. Если выводимое значе-ние не помещается в ширину поля К, то для этого значения будет отве-дено необходимое количество позиций. Для величин действительного типаэлемент списка вывода может иметь вид А:К:М, где А - переменная или выраже-ние действительного типа, К - ширина поля вывода, М - число цифрдробной части выводимого значения. К и М - выражения или константыцелого типа. В этом случае действительные значения выводятся в формедесятичного числа с фиксированной точкой. Пример записи операторов вывода:............ var rA, rB: Real; iP,iQ:Integer; bR, bS: Boolean; chT, chV, chU, chW: Char;............ WriteLn(rA, rB:10:2); WriteLn(iP, iQ:8); WriteLn(bR, bS:8); WriteLn(chT, chV, chU, chW); 11. С Т Р У К Т У Р А П Р О Г Р А М М Ы Программа на языке ПАСКАЛЬ состоит из заголовка, разделов описанийи раздела операторов. Заголовок программы содержит имя программы, например: Program PRIM; Описания могут включать в себя раздел подключаемых библиотек (мо-дулей), раздел описания меток, раздел описания констант, раздел опи-сания типов, раздел описания переменных, раздел описания процедур ифункций. Раздел описания модулей определяется служебным словом USES и со-держит имена подключаемых модулей (библиотек) как входящих в составсистемы TURBO PASCAL, так и написанных пользователем. Раздел описаниямодулей должен быть первым среди разделов описаний. Имена модулей от-деляются друг от друга запятыми: uses CRT, Graph; Любой оператор в программе может быть помечен меткой. В качествеметки используются произвольные целые без знака, содержащие не болеечетырех цифр, либо имена. Метка ставится перед оператором и отделяет-ся от него двоеточием. Все метки, используемые в программе, должныбыть перечислены в разделе описания меток, например: label 3, 471, 29, Quit; Описание констант позволяет использовать имена как синонимы конс-тант, их необходимо определить в разделе описаний констант: const K= 1024; MAX= 16384; В разделе описания переменных необходимо определить тип всех пере-менных, используемых в программе: var P,Q,R: Integer; A,B: Char; F1,F2: Boolean; Описание типов, прцедур и функций будет рассмотрено ниже. Отдель-ные разделы описаний могут отсутствовать, но следует помнить, что вПАСКАЛЬ - программе должны быть обязательно описаны все компонентыпрограммы. Раздел операторов представляет собой составной оператор, которыйсодержит между служебными словами begin.......end последовательность операторов. Операторы отделяются друг от другасимволом;. Текст программы заканчивается символом точка. Кроме описаний и операторов ПАСКАЛЬ - программа может содержатькомментарии, которые представляют собой произвольную последователь-ность символов, расположенную между открывающей скобкой комментариев{ и закрывающей скобкой комментариев }. Текст ПАСКАЛЬ - программы может содержать ключи компиляции, кото-рые позволяют управлять режимом компиляции. Синтаксически ключи ком-пиляции записываются как комментарии. Ключ компиляции содержит символ$ и букву-ключ с последующим знаком + (включить режим) или - (выклю-чить режим). Например: {$E+} - эмулировать математический сопроцессор; {$F+} - формировать дальний тип вызова процедур и функций; {$N+} - использовать математический сопроцессор; {$R+} - проверять выход за границы диапазонов. Некоторые ключи компиляции могут содержать параметр, например: {$I имя файла} - включить в текст компилируемой программы назван-ный файл. Пример записи простой программы: Program TRIANG; var A, B, C, S, P: Real; begin Read(A,B,C); WriteLn(A,B,C); P:=(A+B+C)/2; S:=Sqrt(P*(P-A)*(P-B)*(P-C)); WriteLn('S=',S:8:3) end. 12. Б И Т О В А Я А Р И Ф М Е Т И К А Битовая или поразрядная арифметика введена в TURBO PASCAL дляобеспечения возможности работы с двоичными разрядами (битами). Опера-ции битовой арифметики применимы только к целым типам. Первая группа операций - логические операции not, and, or и xor. Операция not является одноместной, она изменяет каждый бит целогочисла на обратный. Операции and, or и xor - двуместные, операнды этих операций - целыевеличины одинаковой длины. Операции выполняются попарно над всемидвоичными разрядами операндов. Вторая группа операций - это операции сдвига влево shl и сдвигавправо shr: I shl N I shr N. Эти операции сдвигают двоичную последовательность значения I влевоили вправо на N двоичных разрядов. При этом биты, уходящие за пределыразрядной сетки, теряются, а освободившиеся двоичные разряды заполня-ются нулями. При сдвиге вправо отрицательных значений освободившиесяразряды заполняются единицами. 13. О П Е Р А Т О Р П Е Р Е Х О Д А Обычно операторы в программе выполняются в том порядке, в какомони записаны. Оператор перехода прерывает естественный порядок выпол-нения программы и указывает, что дальнйшее выполнение должно продол-жаться, начиная с оператора, помеченного меткой, указанной в операто-ре перехода. Пример записи оператора перехода: goto 218; 14. Э Л Е М Е Н Т Ы С Т Р У К Т У Р Н О Г ОП Р О Г Р А М М И Р О В А Н И Я Структуризованная программа (или подпрограмма) - это программа,составленная из фиксированного множества базовых конструкций. Расс-мотрим основные определения и способы образования этих конструкций всхемах алгоритмов.{} Из операций, развилок и слияний строятся базовые конструкции: сле-дование, ветвление, цикл. Применяя только эти три конструкции, можнореализовать алгоритм решения любой задачи. Конструкция, представляющая собой последовательное выполнение двухили более операций, называется следованием. Конструкция, состоящая из развилки, двух операций и слияния, назы-вается ветвлением. Одна из операций может отсутствовать. Конструкция, имеющая линии управления, ведущие к предидущим опера-циям или развилкам, называется циклом. Конструкции следование, ветвление и цикл можно представить какоперации, так как они имеют единственный вход и единственный выход.Произвольную последовательность операций можно представить как однуоперацию. Операция может быть реализована любым оператором языка ПАСКАЛЬ(простым или составным), либо группой операторов, за исключением опе-ратора перехода GOTO. В языке ПАСКАЛЬ количество базовых конструкций увеличено до шести,это: -следование; -ветвление; -цикл с предусловием; -цикл с постусловием; -цикл с параметром; -вариант. Далее рассмотрим, как эти базовые конструкции реализуются в языкеПАСКАЛЬ. 15. У С Л О В Н Ы Й О П Е Р А Т О Р {} Условный оператор в короткой форме работает по правилу: если бу-левское выражение B истинно, то выполняется оператор ОР1, далее вы-полняется оператор, следующий за условным. Если булевское выражение Bложно, то будет выполняться оператор, следующий за этим условным опе-ратором. 16. Ц И К Л С П Р Е Д У С Л О В И Е М{}17. Ц И К Л С П О С Т У С Л О В И Е М{}18. Ц И К Л С П А Р А М Е Т Р О М{}19. О П Е Р А Т О Р Ы З А В Е Р Ш Е Н И Я Ц И К Л А Для всех операторов цикла выход из цикла осуществляется каквследствие естественного окончания оператора цикла, так и спомощью операторов перехода и выхода. В версии ТУРБО ПАСКАЛЬ 7.0 определены стандартные процедуры Break иContinue. Процедура Break выполняет безусловный выход из цикла. Проце-дура Continue обеспечивает переход к началу новой итерации цикла. 20. О П Е Р А Т О Р В А Р И А Н Т А{}21. П Е Р Е Ч И С Л Я Е М Ы Й Т И П Д А Н Н Ы Х Перечисляемый тип представляет собой ограниченную упорядоченнуюпоследовательность скалярных констант, составляющих данный тип. Зна-чение каждой константы задается ее именем. Имена отдельных константотделяются друг от друга запятыми, а вся совокупность констант, сос-тавляющих данный перечисляемый тип, заключается в круглые скобки. Программист объединяет в одну группу в соответствии с каким - либопризнаком всю совокупность значений, составляющих перечисляемый тип.Например, перечисляемый тип Rainbow(РАДУГА) объединяет скалярные значенияRED, ORANGE, YELLOW, GREEN, LIGHT_BLUE, BLUE, VIOLET (КРАСНЫЙ,ОРАНЖЕВЫЙ, ЖЕЛТЫЙ, ЗЕЛЕНЫЙ, ГОЛУБОЙ, СИНИЙ, ФИОЛЕТОВЫЙ). Пе-речисляемый тип Traffic_Light (СВЕТОФОР) объединяет скалярныезначения RED, YELLOW, GREEN (КРАСНЫЙ, ЖЕЛТЫЙ, ЗЕЛЕНЫЙ). Перечисляемый тип описывается в разделе описания типов, которыйначинается со служебного слова type, например: type Rainbow = (RED, ORANGE, YELLOW, GREEN, LIGHT_BLUE, BLUE, VIOLET); Каждое значение является константой своего типа и может принадле-жать только одному из перечисляемых типов, заданных в программе. Нап-ример, перечисляемый тип Traffic_Light не может быть определен в однойпрограмме с типом Rainbow, так как оба типа содержат одинаковые конс-танты. Описание переменных, принадлежащих к скалярным типам, которые объ-явлены в разделе описания типов, производится с помощью имен типов.Например: type Traffic_Light= (RED, YELLOW, GREEN); var Section: Traffic_Light; Это означает, что переменная Section может принимать значения RED,YELLOW или GREEN. Переменные перечисляемого типа могут быть описаны в разделе описа-ния переменных, например: var Section: (RED, YELLOW, GREEN); При этом имена типов отсутствуют, а переменные определяются сово-купностью значений, составляющих данный перечисляемый тип. К переменным перечисляемого типа может быть применим операторприсваивания: Section:= YELLOW; Упорядоченная последовательность значений, составляющих перечисля-емый тип, автоматически нумеруется, начиная с нуля и далее через еди-ницу. Отсюда следует, что к перечисляемым переменным и константам мо-гут быть применены операции отношения и стандартные функции Pred,Succ, Ord. Переменные и константы перечисляемого типа не могут быть элемента-ми списка ввода или вывода. 22. И Н Т Е Р В А Л Ь Н Ы Й Т И П Д А Н Н Ы Х Отрезок любого порядкового типаможет быть определен как интервальный или ограниченныйтип. Отрезок задается диапазоном от минимального до максимальногозначения констант, разделенных двумя точками. В качестве констант мо-гут быть использованы константы, принадлежащие к целому, символьному,логическому или перечисляемому типам. Скалярный тип, на котором стро-ится отрезок, называется базовым типом. Минимальное и максимальное значения констант называются нижней иверхней границами отрезка, определяющего интервальный тип. Нижняяграница должна быть меньше верхней. {} Над переменными, относящимися к интервальному типу, могут выпол-няться все операции и применяться все стандартные функции, которыедопустимы для соответствующего базового типа. При использовании в программах интервальных типов данных может осущест-вляться контроль за тем, чтобы значения переменных не выходили заграницы, введенные для этих переменных в описании интервального типа.23. М А С С И В Ы Массивы представляют собой ограниченную упорядоченную совокупностьоднотипных величин. Каждая отдельная величина называется компонентоймассива. Тип компонент может быть любым, принятым в языке ПАСКАЛЬ,кроме файлового типа. Тип компонент называется базовым типом. Вся совокупность компонент определяется одним именем. Для обозна-чения отдельных компонент используется конструкция, называемая пере-менной с индексом или с индексами: A[5] S[k+1] B[3,5]. В качестве индекса может быть использовано выражение. Тип индексовможет быть только интервальным или перечисляемым. Действительный ицелый типы недопустимы. Индексы интервального типа, для которого ба-зовым является целый тип, могут принимать отрицательные, нулевое иположительные значения.{} В операторной частипрограммы один массив может быть присвоен другому, если их типы иден-тичны, например: R1:=Z. Для ввода или вывода массива в список ввода или вывода помещаетсяпеременная с индексом, а операторы ввода или вывода выполняются вцикле.{} Первый индекс определяет номер строки, второй - номер столбца.Двумерные массивы хранятся в памяти ЭВМ по строкам. Инициализация массивов (присвоение начальных значений всем компо-нентам массивов) осуществляется двумя способами. Первый способ - с использованием типизированных констант, напри-мер: type Dim10= Array[1..10] of Real; const raM10: Dim10 = (0, 2.1, 4, 5.65, 6.1, 6.7, 7.2, 8, 8.7, 9.3); При инициализации двумерных массивов значения компонент каждого извходящих в него одномерных массивов записывается в скобках: type Dim3x2= Array[1..3,1..2] of Integer; const iaM3x2: Dim3x2= ((1, 2) (3, 4) (5, 6)); Второй способ инициализации - использование разновидности процеду-ры FillChar: FillChar(var V; NBytes: Word; B: Byte); Эта процедура заполняет участок памяти однобайтовым значением. Напри-мер, для обнуления массива A[1..10] of Real можно записать: FillChar(A, 40, 0); или FillChar(A, SizeOf(A), 0); {}24. С Т Р О К И Особое место в языке ПАСКАЛЬ занимают массивы символов. Стандарт-ный ПАСКАЛЬ допускает два способа хранения символьных массивов в па-мяти ЭВМ: распакованный и упакованный. Распакованные массивы символовхранятся в памяти ЭВМ по одному символу в машинном слове, упакованные- по одному символу в байте. При описании упакованного массива симво-лов используют служебное слово PACKED, например: var MAS: Packed Array[1..20] of Char; Описание распакованного массива символов имеет вид: var M: Array[1..20] of char; Для преобразования символьного массива из распакованной формы вупакованную и наоборот, из упакованной в распакованную, в язык ПАС-КАЛЬ введены две стандартные функции Pack, UnPack. Упакованный массив символов образует символьную строку. Символьнаястрока может быть либо строковой константой, либо строковой перемен-ной. Строковая константа, или строка, представляет собой совокупностьсимволов, заключенную в апострофы. Строка - это элементарная конс-трукция языка ПАСКАЛЬ. Строковые константы могут входить в состав вы-ражений. Как и числовые константы, они могут быть описаны в разделеописания констант. Строковые переменные - это одномерные упакованные массивы симво-лов, для описания которых в TURBO PASCAL введен тип String. Например, если строка содержит до 30 символов, ее тип будет опре-делен как type s= String[30]; Длина строки не может содержать более, чем 255 символов. В TURBO PASCAL определено понятие строки переменной длины, в этомслучае ее описание задается как type s= String; Тип String без указания длины совместим со всеми типами строк. Особенностью строковых переменных является то, что к ним можно об-ращаться как к скалярным переменным, так и к массивам. Во втором слу-чае применяется конструкция "переменная с индексом", что обеспечиваетдоступ к отдельным символам строки. При этом нижняя граница идексаравна 1. Отдельный символ строки совместим с типом Char. В памяти ЭВМ строка занимает количество байтов, на единицу большееее длины. Нулевой байт строки содержит ее длину. Для строк определены операции присваивания, слияния (конкатенации)и сравнения. Для сравнения строк применяются все операции отношения. Сравнениестрок происходит посимвольно, начиная с первого символа. Строки рав-ны, если имеют одинаковую длину и посимвольно эквивалентны. Строки могут быть элементами списка ввода - вывода, при этом запи-сывается имя строки без индекса. При вводе строковых переменных количество вводимых символов можетбыть меньше, чем длина строки. В этом случае вводимые символы разме-щаются с начала строки, а оставшиеся байты заполняются пробелами. Ес-ли количество вводимых символов превышает длину строки, лишниесимволы отбрасываются. Инициализация строк может производиться как с помощью типизирован-ных констант: const sName: String[9]= 'IBM PC/AT'; так и с использованием второй разновидности функции FillChar: FillChar(var V; NBytes: Word; C: Char); например: FillChar(A, SizeOf(A), '0'); Для работы со строками в TURBO PASCAL включены процедуры и функ-ции, которые обеспечивают редактирование и преобразование строк.{}