Программирование циклов с предусловием и с постусловием. Использование процедур

Цель работы: Разработка алгоритмов и написание приложений с циклами с предусловием и с постусловием и использование различных способов передачи параметров в процедуру.

Когда количество итераций до начала выполнения циклической части алгоритма неизвестно, используются недетерминированные циклы, которые представлены в языке двумя конструкциями:

Оператор цикла с предусловием имеет вид:

          while <условие> do <тело_цикла>;

В качестве <условия> чаще всего используется логическое выражение. Если оно истинно, то тело цикла выполняется до тех пор, пока <условие> не станет ложным. Если <условие> ложно с самого начала, то тело цикла ни разу не выполняется.

       Пример 8. Фрагмент приложения, демонстрирующий организацию «Меню по запросу»:

Var punct: byte;

Begin

while True do

begin

{ вывод на экран пунктов меню }

writeln (' Меню ');

writeln (' 1 - Hello!');

writeln (' 2 - Hello! Hello!');

writeln (' 3 - Exit');

write (' Введите пункт меню и нажмите <Enter>: ');

readln (punct);                         // ввод пункта меню

{ анализ введенного значения пункта }

case punct of

      1: begin writeln ('Один привет!'); readln end;

      2: begin writeln ('Два привета!!'); readln end;

      3: begin write (' ': 2000); Halt end

      else

        begin

      write ('Нет такого пункта. Нажмите <ENTER>. Повторите ввод!!!');

          readln

        end

end { case }

end; { while }

.........

Примечание: Стандартная процедура H alt завершает работу приложения.

Оператор цикла с постусловием имеет вид:

                    repeat <тело_цикла> until (<условие>;

Тело цикла выполняется до тех пор, пока <условие> не станет истинным. Даже если <условие> ложно с самого начала, то тело цикла выполняется хотя бы один раз.

Пример 9. Приложение доказывает некорректность сравнения на равенство двух вещественных чисел.

Program Example_9;

{$APPTYPE CONSOLE}

Uses

SysUtils;

Var X, stepX: real48;

Begin

X:= 0;

stepX:= 0.1;

Repeat

X:= X+stepX;

writeln(x);

until X=1e3;

Readln

E nd.

Результаты работы приложения (фрагмент) представлены в окне вывода (рис.3):

Рис.3. Результат работы приложения (пример 9)

Примечание: приложение завершит работу через длительное время с ошибкой времени выполнения и сообщением «Floating point overflow». Обратите внимание на третью и четвертую строки в окне вывода (условие X=1 e3 не выполняется).

 

Подпрограмма «процедура» и вызов процедуры

Процедурой оформляется часть алгоритма, которая повторяется любое количество раз. Она описывается один раз, а обращаться к ней можно из разных точек кода многократно. Обращение к процедуре называется вызовом процедуры. Как правило, процедура имеет входные и выходные формальные параметры. Структура процедуры включает: заголовок со списком формальных параметров, раздел описаний и раздел операторов, заключенный в операторные скобки. Выполнение приложения начинается с главного блока. Когда очередной оператор является вызовом процедуры, ее формальные параметры замещаются фактическими параметрами, и затем выполняется тело процедуры. При этом между формальными и фактическими параметрами должно быть полное соответствие: по их количеству, типу и порядку следования.

Рассмотрим способы передачи параметров в процедуру. Передаваемые в процедуру параметры являются входными, а определяемые в теле процедуры – выходными. Существует два способа передачи параметров: по значению ипо ссылке. Суть передачи параметров по значению состоит в том, что в ячейку памяти формального параметра передается копия фактического параметра и обратно не возвращается. Такой способ действует по умолчанию. Обычно, таким способом в процедуру передаются исходные данные для ее работы. В этом случае фактический параметр может быть константой, переменной, выражением или в свою очередь функцией или процедурой. При передаче по ссылке для формального параметра используется та же ячейка памяти, которая содержит фактический параметр, то есть передается адрес фактического параметра. По этому адресу изменяется содержимое ячейки памяти фактического параметра, то есть выполняется возврат результата. Параметры-переменные обычно определяют выходные данные процедуры. Поэтому фактический параметр, определяющий результат должен быть только переменной. В секции формальных параметров таким параметрам предшествует зарезервированное слово Var.

Пример 10. Написатьпроцедуру, вычисляющую n – ое число Фибоначчи. Числовая последовательность Фибоначчи формируется следующим образом: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, … Начиная с третьего элемента, каждое число равно сумме двух предыдущих.

Program Example_10;

{$APPTYPE CONSOLE}

Uses SysUtils;

Var

n: integer;      // заданное число

f1, f2: integer; // два соседних члена последовательности

sum: integer; // член последовательности

// процедура

Procedure Fib (fib 1, fib 2, N: integer; Var n _ Fib: integer);

Var i:integer;

Begin

for i:= 3 to N do

begin

n_Fib:= fib1 + fib2;

fib1:= fib2;

fib2:= n_Fib;

end;

end; {Fib}

Begin

write(' Введите N = ');

Readln (n);

f1:= 1; f2:= 1;

Fib(f1,f2,n,sum);         // вызов процедуры

writeln(n,'- ое число =',sum:5);

Readln

E nd.

 

Результат работы приложения представлен в окне вывода (рис.4):

Рис.4. Результат работы приложения (пример 10)

 

Варианты заданий

Написать процедуру (с входными и выходными параметрами), вычисляющую приближенную сумму ряда при заданных значениях точности и аргумента x.  Процедура должна вернуть: значение суммы ряда, последнее учтенное в сумме слагаемое и количество учтенных слагаемых.

Обеспечить вычисление очередного члена ряда в цикле с помощью рекуррентных соотношений, при экономном использовании количества операций для вычислений. При решении задачи вычисления суммы ряда нужно использовать только один оператор цикла и нельзя использовать стандартные функции в цикле.  Вычисление суммы ряда заканчивается, если модуль очередного слагаемого ряда меньше заданной точности. В главной программе следует осуществить проверку правильности ввода значения х вдопустимом диапазоне. Для оценки правильности решения надо предусмотреть вычисление соответствующей стандартной функции с выдачей результата с большой точностью. Следует привести три результата вычислений для одного значения x и трех различных значений точности, которые отличаются на порядок. Результаты напечатать в виде таблицы с соответствующей «шапкой» с тремя столбцами: номер члена ряда, значение члена ряда, частичная сумма.

Варианты заданий представлены в таблице 5:

                                                                                                Таблица 5

Номер	Ряд	Функция и область сходимости
1	x - x3/3! + x5/5! - x7/7! + …
2	sina +x cos a -x2 sina /2! - x3 cosa /2! + x4 sina /4! + …
3	1- x2/2! + x4/4! - x6/6!+…
4	cosa+ x sin a- x2cosa /2! -x3sina /2! +x4 cosa /4! + …
5	x + x3/3! + x5/5! + x7/7! + …
6	1+ x2/2! + x4/4! + x6/6!+…
7	1+ x + x/2! + x/3! +…
8	1 + x ln a + (x ln a)2/2! + (x ln a)3/3! + …
9	(x-1) - (x-1)2/2 + (x-1)3/3 -(x-1)4/4 + …
10	x + x3/2*3 +3* x5/2*4*5 +3*5* x7/2*4*6*7 +
11	p-(x + x3/2*3 +3* x5/2*4*5 +3*5* x7/2*4*6*7+ …)
12	± p/2-1/ x + 1/3 x3 -1/5 x5 +1/7 x7- … первый член со знаком + при x>0 и со знаком - при x<0	arctg x (|x|>=1)
13	p/2 – (x - x3/3 + x5/5 - x7/7 - …)	arcctg x (|x|>=1)
14	x(3+x)/3! – x3(5+x)/5! +x 5(7+x)/7! - …	(1-cos x-sin x)/x
15	x/3! - x3/5! + x5/7! - x7/9! + …	(x – sin x)/x2
16	2x/1!-3x2/2!+4x3/3!-5x4/4!+…	xe -x - ex + 1
17	x2(1/1! +1/2!) - x4(1/2!+1/4!)+ x6(1/3!+1/6!)+…	2 – e -xx – cos x
18	x(1/1 +1/1!) - x2(1/2+1/2!)+ x3(1/3+1/3!)+…	ln(1+ x) - xe -x +1
19	x(1/1! - 1/2!) – x2(1/2!- 1/4!)+ x3(1/3!-1/6!)+…	cosÖx  -  e -x
20	x(2 + x))/2! - x3(4 + x)/4! – x5(6 + x)/6! + …	sin x – cos x + 1
21	1 - 3x2/2! + 5x4/4! – 7x6/6! + …	cos x- xsin x
22	2x6/3!- 4x10/5! + 6x14/7! - 8x18/9! + …	sin x2 - x2cos x2
23	x(2-x)/2! + x5(6-x)/6! + x9(10-x)/10!+…	(sinx+cosx-e -x)/2
24	x2(1/1! +1/1!) - x4(1/2!+1/3!)+ x6(1/3!+1/5!)-…	xsin x- e -xx + 1
25	x2/4! - x4/6! + x6/8!- x8/10! +…	(cosx-1)/ x2 +1/2