Главная стр 1
скачать

Лекция 4. ПРОГРАММИРОВАНИЕ



4.1. Основные положения

Программирование как процесс создания программы формально состоит из выбора языка программирования и замены элементов блок-схемы алгоритма соответствующими операторами. Правильная программа на алгоритмическом языке представляет собой формальную запись конечной последовательности действий, приводящих к решению поставленной задачи.

Система программирования – это язык и средства разработки прикладных программ. Современное инструментальное средство для разработки программ представляет собою интегрированную среду, которая строится на интерактивном принципе, обеспечивающем комфортную обстановку для программистов. Она предназначена для повышения эффективности программирования и обеспечивает полный набор действий для разработки программы и анализа результатов ее выполнения. В состав современной интегрированной среды разработки программ входят: текстовый редактор, транслятор, редактор связей, библиотеки подпрограмм, программа-отладчик, развитая система помощи и подсказок.

Существующие системы программирования делятся на компилирующие и интерпретирующие в соответствии с типом их трансляторов. Трансляторы –это программы, которые переводят текст с языка программирования на машинный. Компилятор- это транслятор, в котором перевод и выполнение программы разнесены во времени. Если компилятор встречает недопустимую комбинацию символов в исходном тексте, он выдаёт сообщение об ошибке компиляции. От программиста при этом требуется внесение изменений в исходный текст и повторный запуск компилятора. Интерпретаторы- это трансляторы, в которых текст транслируется и выполняется одновременно, пооператорно.

Программа, написанная непосредственно в процессорных кодах, представляет собой последовательность из 0 и 1. Команды машинного языка в большинстве случаев состоят из двух частей — из кода операции (указания процессору, что сделать), и из операндов (указания, с чем нужно сделать операцию). Поскольку многие программы выполняют одни и те же действия (ввод/вывод данных, вычисление математических функций и т.п.) были организованы библиотеки подпрограмм, где алгоритмы этих действий хранятся уже в скомпилированном виде. При написании программы требуется указать, из какой библиотеки какую подпрограмму нужно вызвать, а связыванием программы и библиотек в единое целое — работоспособную программу — занимается специальная программа — компоновщик, или редактор связей. Компилятор же при этом производит объектный модуль.

Программы на языках программирования высокого уровня состоят не из мнемонической записи команд процессора, по одной в каждой строке, а из операторов, каждый из которых также переводится компилятором в машинный код, причем одному оператору может соответствовать несколько машинных инструкций.

Процесс программирования на универсальном языке высокого уровня Паскаль состоит из следующих действий: ввода и редактирования текста программы, трансляции и отладки. Для повышения качества и скорости разработки программ была создана интегрированная система программирования ТУРБО ПАСКАЛЬ.


Исходный Компилятор Объектный

модуль модуль
Исходные Выполняемый модуль Редактор

данные связей


Результат работы программы


Рис. 4.1.Этапы процесса обработки программы, написанной на языке Паскаль.

Для выполнения каждого этапа применяются специальные средства интегрированной среды программирования: редактор текстов (editor), компилятор(compiler), компоновщик (linker), отладчик(debugger).



Краткая справка текстового редактора Турбо Паскаль и основные приемы работы с программами приведены в табл. 4.1.
Таблица 4.1.



===========П Е Р Е М Е Щ Е Н И Е К У Р С О Р А================

В начало/конец строки / >

На первую / последнюю строку экрана <Ctrl>+<Home>/<Ctrl>+<End>

В начало/конец текста программы <Ctrl>+


/+


======== У Н И Ч Т О Ж И Т Ь и В О С С Т А Н О В И Т Ь===========

Вставить строку. Курсор перед или после строки

Разделить строку на две части

Соединить две строки- удалить перенос <BS>,

Удалить строку +Y

============О П Е Р А Ц И И С Ф А Й Л А М И==================

Запись на диск под старым именем

Запись на диск под новым именем , File, Save as

Прочитать текст из дискового файла

Выход в главное меню <F10>

=============О П Е Р А Ц И И С Б Л О К А М И==================

Пометка блока(начало/конец) +K, B +K, K

Отмена пометки блока +K, H

Копирование блока внутри файла +K, C

Перемещение блока внутри файла +K, V

Удаление блока +K, Y

Записать блок в дисковый файл +K, W

=============С П Р А В О Ч Н А Я С Л У Ж Б А==================

Помощь (информация об активном окне)

Вызов оглавления справочной информации +

Вызов контекстной справки по языку (только в редакторе) +



=============О Т Л А Д О Ч Н Ы Й Р Е Ж И М===================

Продолжить исполнение программы до курсора

Распахнуть активное окно на весь экран

Сделать активным следующее окно

Выполнить следующую строку программы <F7>

Выполнить процедуру или функцию <F8>

Компилировать программу +

Выполнить прогон программы +

Сме нить окно редактора на окно результатов +

Выйти из Turbo Pascal +


    1. Общая структура ПАСКАЛЬ – программы

В соответствии с этим принципом программа состоит из двух основных частей:

1. Описание ( объявление ) данных, содержащее упоминание всех объектов, используемых в программе .

2. Описание последовательности действий, которые необходимо выполнить.(Рис.4.2)


Раздел объявлений и соглашений Основной блок программы

Заголовок программы


Begin

end.

Операторы




Библиотеки




;

Метки


Константы




Типы



Переменные





Процедуры




Функции




Рис. 4.2. Структура программы на языке Паскаль.


    1. Символы, простейшие конструкторы и операторы языка ПАСКАЛЬ


Текст программы на языке Паскаль должен содержаться в дисковом файле стандартной для MS DOS структуры. Он может быть сформирован любым текстовым редактором работающим с ASCII - кодами. Текст программы представляет последовательность предложений, состоящих из символов, образующих алфавит языка. Максимальная длина предложения 126 символов, рекомендуемая длина - 70 символов.
Алфавит языка Паскаль включает следующие символы:

  1. Латинские прописные и строчные буквы: A-Z; a-z; и символ _ “подчерк” (код ASCII 95)- используются для формирования идентификаторов и служебных слов.

  2. Арабские цифры: 0-9 - для записи чисел и идентификаторов.

  3. 23 специальных символа:

а) математические: + | - | * | / | = | > | < | ( | ) | ;

б) пунктуации : | . | - в конце программы, | , | : | ; | - после каждого оператора;

в) прочие: | [ | ] | -квадратные скобки для обозначения массивов и множеств, | { } |-комментарии или (*.....*);| └┘- для разделения лексем; | ‘ | - для записи констант символьного и текстового типов; | $ | для записи шестнадцатеричного числа и записи директив компилятору ; # для записи символа, не имеющего графического представления в ASCII- кодах (по его коду), | @ | -обозначение адреса переменной, типизированной константы, подпрограммы, метода, | ^ | -обозначение типа-указателя, значения величины по ее указателю или управляющего символа (коды от 0 до 31).
Лексическая структура языка Паскаль.

Программа на Паскале состоит из последовательности лексем- минимальных лексических единиц языка, имеющих самостоятельный смысл. Лексемы условно делятся на несколько классов:

1). Ключевые (служебные, зарезервированные) слова. Всего 51 слово, в редакторе интегрированной среды Borland Pascal изображаются белым цветом. AND - логическое умножение (И), ARRAY -массив, BEGIN - начало, CASE - вариант, CONST -константа, DIV - деление нацело с отбрасыванием остатка, DO - исполнять, DOWNTO - уменьшать на единицу параметр цикла, ELSE иначе, END - конец, FILE - файл, FOR - для, FUNCTION - функция, GOTO - переход к метке , IF - если, IN - принадлежность к множеству (в), LABEL - метка, MOD - нахождение остатка от деления нацело, NOT - логическое отрицание (НЕ), OF - из, OR - логическое сложение (ИЛИ), PACKED - упакованный, PROCEDURE - процедура, PROGRAM - первое слово программы, RECORD -запись, REPEAT - повторить, SET - множество, THEN - то, TO – увеличение на единицу параметра цикла, TYPE - тип, UNTIL - до, VAR - переменная, WHILE - пока, WITH –с и другие.

2). Идентификаторы (изображаются желтым цветом)- могут быть двух разновидностей: а) имена, которые программист присваивает какой - либо переменной, константе, типу, метке, процедуре или функции ( нельзя использовать ключевые слова)

б). Стандартные идентификаторы, которые являются именами встроенных в язык процедур и функций. Компилятор воспринимает 63 символа. Идентификатор должен начинаться с буквы, может содержать цифры и знак подчеркивания.

3). Знаки операций - := | < >|;

4). Изображения - эта группа лексем обозначает :

а) Десятичные числа , которые записываются чаще всего в традиционном формате с фиксированной точкой ( дробную часть числа от целой отделяет точка, а не запятая).



<Вещ_фикс>::=<целое>.<целое>. -12.56.

Кроме того применяется также т.н. экспоненциальный формат:



<вещ_эксп>::=<вещ_фикс>Е<порядок>, где <порядок>::=[+ -] <целое>.

7.4е-2 -----> 7.4 * 10-2; или 0.074;

б).Строки - последовательность любых символов из расширенного набора ASCII, заключенная в апострофы.

в). Комментарии (изображаются серым цветом)- любая комбинация произвольных символов, заключенная либо в фигурные скобки {}, либо в комбинированные (*...*).

Если за скобкой следует знак $ - комментарий интерпретируется как директива компилятора. Между лексемами разрешено вставлять один или несколько разделителей: пробелов, комментариев, символов ” конец строки”( код 13) и других управляющих символов (коды от 0 до31). Разделителями являются знаки математических операций, круглые и квадратные скобки, запятые.

Примеры записи лексем:

— 12-А три лексемы без разделителей,

— А (*присвоить*):=1; нельзя записать А:{присвоить}=1

— delta, gamma, X1, My_File - идентификаторы.,

12(целое) 1.2E1, 120E-1, 12.0(вещественные), $F725 (шестнадцатеричное).



4.4. Классификация типов данных

Объектами действий в программах являются данные, которые определяются числовыми, логическими и символьными значениями. Для сокращения объема программы и возможности использования ее при различных значениях данных в записи программ используются не сами значения, а их имена. Так как имена могут принимать множество значений, то вводится понятие типа. Тип переменной определяется при ее описании и не может быть изменен. Под типом данных понимается множество допустимых значений этих данных, а также совокупность операций над ними.


Рис. 4.3.Классификация типов данных.

4.4.1. Стандартные типы данных.

Простые типы данных, не требующие предварительного определения:



Целые типы

Byte(короткое целое без знака) — 0..255 1 байт

Shortint (короткое целое, без знака) -- -128...127 1 байт

Integer (целое со знаком) -32 768 — +32767 2 байта

Word (целое без знака) 0-65535 — 2 байта

Longint (длинное целое со знаком) -2 147 483 648..+2 147 483 647 4 байта


Булевский (логический ) тип Boolean имеет два значения — TRUE (истинно) и FALSE (ложно). Над значениями допустимы операции сравнения, причем считается, что false < true. Значения булевского типа занимают один байт памяти. В версии Turbo Pascal 7.0 добавлены еще три булевских типа: ByteBool, WordBool, LongBool для обеспечения совместимости с WINDOWS.

Символьный тип —(Char) значениями символьного типа являются символы из множества ASCII( американского стандартного кода для обмена информацией) — это 256 различных символов, упорядоченных определенным образом. Для русскоязычных пользователей часть символов и элементов псевдографики заменена русскими буквами (Модифицированная альтернативная кодировка ГОСТа).Если символьное значение имеет графическое представление, то оно изображается соответствующим знаком, заключенным в одинарные кавычки — апострофы — ‘*’, ‘x’. Если символ не имеет графического представления, то можно воспользоваться эквивалентной формой записи, состоящей из символа решетка # и целочисленного кода символа от 0 до 31.

Вещественные типы

Single — +1.5*10 -45..+3.4*1038 — 4 байта

Real — +2,9*10-39 .. +1.7*1038 — 6 байт

Double —+5.0*10-324 +1.7*10308 — 8 байт

Extended —+3,4*10-4932 ..+1,1*10+4932 — 10 байт.

COMP( целое в формате вещественного)- -9,2*1018...+9,2*1018

Символьный, целый и булевский типы относятся к порядковым типам: каждый элемент множества допустимых значений имеет свой порядковый номер.

Переменные типа COMP могут иметь только целое значение, но в отличие от других типов этот тип не является порядковым.

4.4.2. Структурированные типы данных

Массивы. В Турбо Паскале могут использоваться также объекты, содержащие множество однотипных элементов. Это массивы - формальное объединение нескольких однотипных элементов ( чисел, символов, строк и т.п.), рассматриваемых как единое целое. Например, результаты многократных замеров температуры воздуха в течение одного года удобно рассматривать как совокупность вещественных чисел, объединенных в один сложный объект - массив измерений

При описании массива за ключевым словом array в квадратных скобках указывается тип — диапазон, а за ключевым словом of следует тип элементов. Тип — диапазон задается левой и правой границами изменения индекса массива.



Var a:Array[1..10,1..5] of Real; {двумерный массив, состоящий из 50 элементов (10 строк, 5 столбцов) вещественного типа}

b:Array[1..50] of Char;{одномерный массив из 50 символов}

c: Array [-3..4] of Boolean;{одномерный массив из 8 элементов с порядковыми номерами от –3 до 4, тип элементов - логический}.

При компиляции программы в оперативной памяти резервируется объем памяти, необходимый для размещения всего объявленного массива. Если количество элементов массива заранее неизвестно или может изменяться, то необходимо зарезервировать объем памяти для размещения максимально необходимого количества элементов.

Обращение к определенному элементу массива в программе осуществляется с помощью индекса — целого числа, следующего за именем массива в квадратных скобках.

b[17]:='F'; C[-2]:=a[1,1] > a[2,2];

Массивы могут быть заданы в разделе объявления констант. Двумерные и многомерные массивы объявляются обычно с использованием раздела TYPE.



Const n=10; m=15; p=20;

A:Array[1..2, 1..3] of Integer= ((3,5,6), (2,1,7)); {задание постоянного массива}

4.4.3. Пользовательские типы данных - новые типы данных, определяемые программистом и требующие предварительного объявления.

Перечисляемый тип- задается перечислением тех значений , которые могут принимать переменные. Color : (red, white, blue);

Тип – диапазон: - это подмножество своего базового типа, в качестве которого может выступать любой порядковый тип, кроме типа диапазона. Задается границами своих значений внутри базового типа: Date: 1..31; Month (1..12);

Тип-массив- создается на основе стандартного типа – массива.

Type ms=Array[1..n, 1..m] of Real;

Var a1:Array[1..p] of ms;

a2,a3:ms;


    1. Описание меток, констант, типов и переменных


Описание меток:

Label M1, Met2;

Описание констант — используются в программе для задания значений, которые не изменяются в процессе выполнения действий:

Const

name = ‘Таня’; r2 = 4.15; st = ‘********************’;

Pi = 3.1416 , Maxint = 32767, True и False - являются стандартными константами языка Паскаль.

Описание типов:

Type

Dip = 1..20; Тип –диапазон.

Let = ‘a’ .. ‘z’; Тип-диапазон.

Month=(jan,feb,mar); Перечисляемый тип.

Ms=Array[1..4] of real; Тип-массив.

Описание переменных. Переменные используются для записи значений, изменяющихся в программе. Выбор имен осуществляется так, чтобы был понятен смысл и назначение.

Var a, b, c: Integer;

s, name: Char;k,s:Let;

a12: Boolean; x1,x2: real;

Mes:Month;

Massiv1:Ms

    1. Операции и выражения

Основной блок программы состоит из последовательности операторов. С помощью операторов описываются действия над данными, которые необходимо выполнить для нахождения результата решения поставленной задачи.

Для определения действий, которые в математике обычно описываются формулами, в программировании служит выражение.

Выражения — это конструкции, которые могут включать в себя константы, переменные, стандартные функции, пользовательские функции и числа, соединенные между собой знаками операций и парами круглых скобок. Выражения состоят из операндов и операций, записываются в одну строку (ленточная запись) и всегда имеют конечное значение определенного типа. Все переменные, входящие в выражение должны иметь конкретное значение.

По количеству операндов операции делятся на унарные и бинарные.



Арифметические операции:

Операция

Действие

Тип операндов

Тип результата

+

Сложение

integer, real

integer, real



Вычитание

integer, real

integer, real

*

Умножение

integer, real

integer, real

/

Деление

integer, real

Real

Div

Деление нацело

Integer

Integer

Mod

Остаток от деления

Integer

Integer

Пример: C:=A mod B; при А:=34 и В:=9 С: = 7;

С:=A div B; при A:= 34 и В:= 9 С:= 3;

Булевы или логические выражения включают в себя переменные и простые логические операции: =, >=, <=, <, >, <>.

Например A<=B;

Простые булевы выражения могут объединяться в сложные с помощью следующих логических операций : логическое сложение OR , логическое умножение AND, отрицание NOT и исключающее ИЛИ - XOR.


a

"не" not a

False

True

True

False




a

B

“и” a and b

“или” a or b

" исключ. или" a xor b

True

True

True

True

False

False

True

False

True

True

False

False

false

False

False

Пример: (X=0) and (Y=0) при Х=0 и Y =4 выражение имеет значение false

Фрагмент программы:



Var I: Integer;

R: Boolean;

Begin

I:=10 div 5;

R:= I=2;

В результате выполнения этого фрагмента программы переменной R присваивается значение true.


Приоритетность операций

Приоритет и описание

Операции в Паскале

1. Вычисления в круглых скобках

( )

2. Вычисление значений функций

Функции

3. Отрицание и получение адреса объекта

not , @

4. Умножение, деление, логическое умножение, сдвиги операндов

*, /, div, mod, and, shl, shr

5. Сложение, вычитание, логическое сложение, исключающее ИЛИ

+, -, or, xor

6. Простые булевские операции, принадлежность к множеству

=,<>,<,>,<=,>=, in




    1. Операторы языка ПАСКАЛЬ

По функциональному назначению операторы подразделяются на группы: присваивания, ввода / вывода, управления, операторы определения функций и процедур.


Операторы присваивания вызывают выполнение выражений и присваивание значения имени результата:

< Имя переменной> : = < выражение>

C:= A/B; D:= ( 32*S-(18+с)*F); S:=S + Un;
Операторы ввода — вывода.

В Паскале нет специальных операторов ввода — вывода. Для обмена информацией с окружающим миром в программах используются стандартные ( встроенные) процедуры. Процедура — это некоторая последовательность операторов языка Паскаль, к которой можно обратиться по имени. Стандартная процедура не нуждается в предварительном описании, она доступна любой программе, в которой содержится обращение к ней. Название процедуры не является зарезервированным словом.

Для ввода данных используются следующие операторы обращения к встроенной стандартной процедуре ввода данных:

Read(А, B, C); где А, В, С — имена переменных, значения которых подлежат вводу для запоминания в оперативной памяти.

Readln(А,B,C);после окончания ввода курсор перемещается к началу новой строки.

Readln; — означает ожидание нажатия клавиши <Enter> . Обычно вставляется в текст программы перед последним End для сохранения на экране содержимого окна результатов выполнения программы.

Для вывода данных на экран монитора используется оператор обращения к стандартной процедуре вывода данных:



Write( ‘a=‘, a:7:3, ‘└┘b=‘, b:6:3)- число после первого двоеточия означает количество позиций, выделяемых для вывода значения численной переменной, включая знак, целую часть, десятичную точку и цифры после запятой, цифра после второго двоеточия означает количество цифр после десятичной запятой. Лишние позиции будут заменены пробелами перед целой частью числа и нулями после дробной части. Например, в приведенном операторе ввода при а=3,14744 на экран выведется a=└┘└┘3.147, при b=-3,4 на экране выведется b=-3.400.

Writeln ( ‘Значение числа ПИ =‘ , pi); запись значения числа pi на кране будет осуществлена в показательной форме: 3.14159265358979E+0000

Writeln; означает пропуск одной строки и переход к началу новой строки

Оператор безусловного перехода.

Оператор Goto позволяет изменить стандартный последовательный порядок выполнения операторов и перейти к выполнению программы, начиная с оператора , помеченного меткой. Эта же метка должна быть указана в операторе Goto и в разделе описания меток. Метки могут быть как целым числом, так и обычным идентификатором. Метка от помеченного оператора отделяется двоеточием.


Составной оператор - это последовательность операторов программы, заключенная в операторные скобки - зарезервированные слова Begin .....End.
Условный оператор позволяет проверить некоторое условие и в зависимости от результатов проверки выполнить то или иное действие. Условный оператор — это средство ветвления вычислительного процесса.

Структура условного оператора:

If <условие> Then <оператор 1> Else <оператор 2>, где IF, THEN, ELSE — зарезервированные слова (если, то, иначе), <условие> -произвольное выражение логического типа, <оператор 1> , <оператор 2> — любые операторы языка ПАСКАЛЬ. Следует помнить, что любой из операторов 1 или 2 может быть также условным, причем не обязательно в нем будет присутствовать часть ELSE <оператор 2>. Подобная неоднозначность решается следующим образом: любая встретившаяся часть ELSE соответствует ближайшей к ней “сверху“ части THEN условного оператора.

При необходимости выполнить в условном операторе нескольких операторов их необходимо заключить в операторные скобки, в противном случае, в условном операторе выполняется только первый после ключевого слова THEN или ELSE оператор.


Операторы цикла (операторы повторений) — в языке Паскаль имеется три различных оператора, с помощью которых можно запрограммировать повторяющиеся фрагменты программ.

1. Арифметический оператор цикла:

For<параметр цикла>:=<начальное значение>To<конечное значение>Do <оператор> где параметр цикла — переменная типа INTEGER. При выполнении оператора FOR циклически повторяется :

1) проверка условия параметр цикла <= конечного значения; если условие не выполнено, оператор FOR завершает свою работу;

2) выполнение оператора тела цикла;

3) наращивание параметра цикла на единицу;

Существует другая форма оператора FOR:

For<параметр цикла>:=<начальное значение>Downto<конечное значение>Do<оператор> шаг наращивания параметра цикла при этом равен (— 1).

2. Оператор цикла While с предпроверкой условия

Структура оператора цикла:



While <условие>Do<тело цикла> пока условие истинно, выполнять тело цикла.

Если тело цикла состоит из нескольких операторов, их необходимо заключать в операторные скобки.



3. Оператор цикла Repeat....Until с постпроверкой условия

Структура оператора цикла:



Repeat <тело цикла> Until<условие> повторять выполнение операторов, входящих в тело цикла, до тех пор пока условие не станет истинным.

Оператор выбора — позволяет выбрать одно из нескольких возможных продолжений программы. Параметром, по которому осуществляется выбор, служит ключ выбора — выражение любого порядкового типа.

Структура оператора выбора:

Case <ключ выбора> Of <список выбора>Else<оператор>End

<список выбора> — конструкции вида <константа выбора> :<оператор>; константа выбора — константа того же типа, что и выражение <ключ выбора>.

Оператор вывода работает следующим образом. Вначале вычисляется значение выражения <ключ выбора>, а затем в последовательности операторов<список выбора > отыскивается такой, которому предшествует константа, равная вычисленному значению. Найденный оператор выполняется, оператор выбора завершает свою работу. Если в списке выбора не найдена константа, соответствующая вычисленному значению ключа выбора, управление передается оператору, стоящему за словом Else. Часть Else может отсутствовать.

В качестве примеров рассмотрим некоторые операции с массивами:

1. Ввод с клавиатуры двумерного 2. Вывод двумерного массива

массива A[N,M] A[N,M] на печать

For i:=1 to n do For i:=1 to n do

For j:=1 to m do Begin

Begin For j:=1 to m do

Writeln('Введите а[',i,',',j,']') Write (a[i,j]:6:3);

Readln (a[i,j]); Writeln;

End; End;

3. Формирование двух массивов с помощью датчика случайных чисел.



Randomize

For I:=1 to k do

Begin Y[i]:=Random; { для задания массива Y 0 i< 1}

X[i]:=-50+Random(100) { для задания массива X -50i<+50}

End;


    1. Процедуры и функции.

При создании программы для решения сложной задачи выполняется разделение (декомпозиция) этой задачи на подзадачи, подзадач –на еще меньшие подзадачи и т.д.

Турбо Паскаль имеет различные средства для деления программы на части. На верхнем уровне деления (больших задач) – это модули, на нижнем уровне (элементарных подзадач) –это подпрограммы, которые в Турбо Паскале могут быть двух видов: процедуры и функции.

Подпрограммой в Турбо Паскале называется особым образом оформленный фрагмент программы, имеющий собственное имя. Упоминание этого имени приводит к активизации подпрограммы и называется ее вызовом. Сразу после активизации подпрограммы начинают выполняться входящие в нее операторы, после выполнения последнего из них управление возвращается обратно в основную программу и выполняются операторы, стоящие непосредственно за оператором вызова подпрограммы. ПАСКАЛЬ имеет богатую библиотеку программных заготовок, существенно облегчающую разработку прикладных программ. Этими модулями являются SYSTEM, DOS, CRT, PRINTER, GRAPH, OVERLAY, TURBO3, и GRAPH3. Модули GRAPH, TURBO3 и GRAPH3 выделены в отдельные TPU – файлы, а остальные входят в состав библиотечного файла TURBO.TPL. Лишь один модуль –SYSTEM подключается к любой программе автоматически, все остальные становятся доступны только после указания их имен в списке, следующем за словом USES.

Стандартные функции языка ПАСКАЛЬ:


  1. Abs(X) - вычисляет абсолютное значение Х;

  2. Exp(X) - Е возводится в степень Х;

  3. Ln(X) - вычисляется натуральный логарифм Х;

  4. Sqr(X) - X возводится в квадрат;

  5. Sqrt(X) - вычисляется квадратный корень из Х;

  6. Sin(X), Cos(X), Arctan(X) - тригонометрические функции (аргумент задается всегда в радианах);

  7. Trunc(X)-определяет целую часть числа, тип результата Longint;

  8. Round(X) - округляет до целого;

  9. Chr(I), ( I - целое число) определяет символ, порядковый номер которого равен I.

  10. Ord(X), (X -порядковый) определяет порядковый номер символа в наборе символов.

  11. Pred(X) (X - порядковый) — находит предшествующий элемент.

  12. Succ(X) (X - порядковый) — находит последующий элемент.

  13. Odd(X) — (X — целого типа) определяет четность числа : если Х -нечетный, то результат принимает значение true, если — четный — false.

  14. Frac(X) — определяет дробную часть аргумента.

  15. Int(X)- определяет целую часть аргумента. Тип результата Real

  16. Random (X) — равномерное псевдослучайное число 0<=I

Стандартные процедуры языка ПАСКАЛЬ:
1. Randomize - инициализация генератора случайных чисел.

  1. Dec(X[,i]) — уменьшает значение Х на i, при отсутствии i — на 1.

  2. Inc(X[,i]) — увеличивает значение Х на i, при отсутствии i — на 1.

  3. Break – немедленное завершение выполнения цикла.

  4. Continue – немедленный переход к выполнению следующей итерации цикла.



Некоторые математические функции, не представленные в языке Паскаль в явном виде

1. Десятичный логарифм Lg (X)=Ln(X)/Ln(10);

2.Возведение в степень Y=M n Y = EXP(n*Ln(M)). A= 165 ; A:= Exp(5*Ln(16))

3. Тангенс угла Tg (X)= Sin(X) / Cos(X);

4. Котангенс угла Ctg (X) = Cos(X) / Sin(X);

5. Секанс угла Sc(X) = 1/Cos(X);

6. Косеканс угла Csc(X) = 1 / Sin(X);

7.Арксинус числа Arc sin (X) = ArcTan ( X / Sqrt(1-X*X));

8.Арккотангенс числа Arc ctg(X) = Pi/2 — ArcTan (X)

9. Арккосинус числа Arc cos (X) = Pi/2 — ArcTan ( X / Sqrt(1-X*X));



Тригонометрия. Параметр тригонометрических функций всегда задается в радианах. Для перевода из градусов в радианы и наоборот используются соотношения:

1 радиан = 180 о / Pi = 57о 17' 45" 1 градус = Pi/180 радиана =0.0174 радиана.



Нестандартные процедуры и функции. Однако в большинстве случаев некоторые специфичные для данной прикладной программы действия не находят прямых аналогов в библиотеках Турбо Паскаля, и тогда программисту приходится разрабатывать свои, нестандартные процедуры и функции.

Нестандартные процедуры и функции необходимо описать, чтобы компилятор мог установить связь между оператором вызова и теми действиями, которые предусмотрены в процедуре (функции). Описание подпрограммы помещается в разделе описаний и внешне выглядит как программа, но вместо заголовка программы фигурирует заголовок процедуры или функции.



1.9. Структура программы на языке ПАСКАЛЬ.

Program < имя программы > ;

Uses Crt, Graph;{ Служебный раздел использования стандартных и пользовательских библиотечных модулей}



Label A1, A2 ;{ Раздел объявления меток}

Const n=7;

otv=‘y’ ;{Раздел объявления констант — поименованных конструкций, не изменяющих свое значение во время выполнения программы

Type st=string[n];

D=array[1..10] of real; {Раздел пользовательских типов: описывает типы переменных, не являющихся стандартными}.

Var { Раздел описания переменных}

x,y,z : real ; i,j,n : integer ; otv1: char; a,b: array[1..n] of D;

Procedure PP(r:real; s:string; var m: d, mn:st); { Раздел подпрограммы — процедуры}

var k : integer;

begin

< Блок операторов процедуры >

end;

Function FF( v,w: real):real; { Раздел подпрограммы — функции }

var i:integer;

begin

< Блок операторов функции >

end;

BEGIN { Начало основной программы}

<Блок операторов >

END. {Конец основной программы}

Пример N 1. Программа вычисления объемов цилиндра и конуса, имеющих одинаковый радиус основания и высоту.

program nomer_1;

uses crt;{Подключение модуля CRT из библиотеки}

var r,h,v1,v2:real;(* радиус основания, высота ,объем цилиндра,

объем конуса*)

begin clrscr; {Процедура очистки текущего окна}

writeln ('Введите значения r,h');

readln (r,h); v1:=pi*r*r*h; v2:=v1/3;

writeln('объем цилиндра =', v1:10:4,'объем конуса =',v2:10:4);

readln; end.

Пример N 2. Вывести на экран таблицу вычислений значений Y при изменении Х от -5 до + 5 с шагом 0.5 по соответствующим формулам:

N= (5-(-5))/0.5+1= 21.





program nomer_2;

uses crt;

var i:integer; x,y:real;

begin clrscr; Writeln (' Таблица');

writeln(' x y '); x:=-5;

for i:=1 to 21 do

begin

if x<-2 then y:=1/(x+2) else

if (x>= -2) and (x<=2) then y:=2*exp(3*ln(x))

else y:=ln(x)/ln(10)+exp(x);

writeln(x:7:2,y:10:4);

x:=x+0.5;

end; readln; end.

Пример N 3. Выполнить вычисления примера N 2, если Х принимает следующие значения {-3, 8, 0.5, 13, 4, 0.18, 0.385}

program nomer_3;

uses crt;

const x:array[1..7] of real =(-3, 8, 0.5, 13, 4, 0.18, 0.385);

var i:integer; y:real;

begin clrscr; writeln(' x y ');

for i:=1 to 7 do begin

if x[i]<-2 then y:=1/(x[i]+2) else

if (x[i]>= -2) and (x[i]<=2) then y:=2*x[i]

else y:=ln(x[i])/ln(10)+exp(x[i]);

writeln(x[i]:7:2,' ‘:5,y:10:4);

end; readln; end.

Пример № 4. Составим программу имитирующую работу микрокалькулятора. Программа вводит две строки: первая содержит два произвольных числа, разделенных пробелом, вторая — символ арифметического действия, например:

2 2 * или 18.35 0.12 /

Над числами производится действие и результат выводится на экран. Признаком конца работы является ввод любого символа отличного от + - * / ;

Program nomer_4;

var

oper:char; { Описание символа арифметического действия}

x,y,z:real; { Описание переменных, над которыми будут произведены действия (операндов) и результата вычислений}

stop:boolean; { Признак ошибочной операции и останова}

begin

stop:=false;

repeat {Оператор цикла}

writeln; { Пустая строка — разделитель }

write('Введите x и y=');

readln(x,y);

write('операция: ');

readln(oper);

case oper of {Выбор арифметического действия }

'+': z:=x+y; '-': z:=x-y; '*': z:=x*y; '/': z:=x/y;

else stop:=true; end;

if not stop then writeln(' результат = ',z:6:3);

until stop end.

Пример № 5 Вычисление суммы членов бесконечного ряда с заданной точностью eps = 10 — 4 для Х =5.

На печать вывести значение суммы и число членов ряда, вошедших в сумму и последний член ряда, вошедший в сумму. Сравнить полученное на ЭВМ значение суммы членов ряда со значением, вычисленным вручную.





Начало





X,eps




S = 1

i = 1

Un =-lg(X)/2

y=2!





нет

Un > eps
да

S= S+ Un

i=i+1


y=y(2i-1)(2i)
Un = (—1)i lg(i* X) / y




S , i, Un






Конец

program primer_5;

uses crt;

var s,eps,x,Un,Uk,y:real;

i:integer;

begin

clrscr;

x:=5; eps:=1e-5;

s:=1;

i:=1;y:=-1*2;

Un:=(ln(x)/ln(10))/y;

while abs(Un)>eps do

begin

s:=s+Un;

Uk:=Un;i:=i+1; y:= -y*(2*i-1)*(2*i);

Un:=ln(i*x)/ln(10)/y;

{ writeln(' Un',i+1,'=',Un:9:6);}

end;

writeln('s=',s:9:6,' n=',i,' Un=',Uk:9:6);

readln;

end.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Un1=1.

Un2= - 0.349485 Un3= 0.083333 Un4= - 0.009801 Un5= 0.000774

Un6= - 0.000046 Un7= 0.000002

s= 0.724776 n=6 Uk= 0.000046

ЛЕКЦИЯ N 7.


Пример № 6. Cоставить программу для вычисления корня уравнения

X+X 2 +X 4 =5 с точностью eps= 10 -4 методом простой итерации.

1. Пусть требуется найти корень уравнения f (x) = 0 . Заменим данное уравнение уравнением вида x= f (x) равносильным данному. Это несложно сделать и причем несколькими способами:

1). x= 5 - x2 -x4

2). x =  5- x - x 4

3). x= 4 5-x 2 - x

2. Определим некоторое значение Х исходя из уравнения, являющееся грубым приближением корня и обозначим его X 0. Например, графически по уравнению:

X=5 - X2 - X4 будем иметь Y=X и Y = 5- X2 - X 4

Пересечение этих линий даст приближенный корень уравнения X0 = 1.23

3. В чем заключается метод итераций? Подставив X0 в правую часть уравнения 1 получим X 1 = f (X 0). Число X 1 называется первым приближением. Подставим Х 1 в правую часть уравнения 1 , получим Х 2 = f(Х 1). Число Х 2 называется вторым приближением. Далее находим Х 3 =f(Х 2), Х 4 =f(Х3).

Во всех случаях этот процесс можно продолжать неограниченно. Получаем числовую последовательность: Х0 Х1 Х3 Х4 .....Х n В зависимости от свойств функции эти числа могут приближаться к истинному значению искомого корня Х, т.е. последовательность будет иметь предел lim X n = X при n , т.е. последовательность сходится и при достаточно большом N получим приближенное значение корня с требуемой степенью точности. Однако последовательность не всегда сходится к корню уравнения.

Для того чтобы последовательность x 0 , x 1, x 3....x n сходилась к корню уравнения x= f (x) необходимо и достаточно, чтобы функция f (x) была непрерывна на отрезке [ a,b] , где находится корень и f !(x) < 1 при x = x 0 .

Возьмем первое уравнение х=5—x2—x4, производная которого будет:

=-2 x - 4 x 3 .При x 0=1,23 абсолютная величина fI(x) будет больше 1. Это уравнение брать нельзя. Возьмем третье уравнение f (x) = 45 — x — x 2

f I(x) = (-2x-1) / 4* 4 (5-x-x 2) равна -3,46/7,366 , т.е. абсолютная величина значения меньше единицы, следовательно для вычислений выбираем третье уравнение.

X1

y


y=5-x2-x4



y=x







х0

1,2 x0 x1 x2 x3 X0

Составим блок — схему алгоритма нахождения корня нелинейного уравнения методом итераций.





Х 0




eps = 10 - 4






n=n+1 X1 = 4 5 — X0 — X 02




X 0 =X 1

X1- X0 > eps

да

нет

Вывод Х 1,n








Program nomer_6a;

uses crt;

var x0,x1,eps:real;

n:integer;

begin clrscr;

EPS:=1e-4; x0:=1.2;

n:=1; x1:=exp(ln(5-x0-sqr(x0))*(1/4));

repeat x0:=x1;

x1:=exp(ln(5-x0-sqr(x0))*(1/4));

n:=n+1;

until abs(x0-x1)

writeln('x=',x1:10:7,' n=',n-1);

readln; END.
Program nomer_6b;

uses crt;

var x0,x1,eps:real;

n:integer;

begin

clrscr;

EPS:=1e-4;

X1:=1.2;

n:=1;

While abs(x0-x1)>eps do

begin

x0:=x1;

x1:=exp(ln(5-x0-sqr(x0))*(1/4));

n:=n+1;

end;

writeln('x=',x1:10:8,' n=',n );

readln;

end.

скачать


Смотрите также:
Визуальное программирование
20.22kb.
Лекция программирование
288.92kb.
Программа учебной дисциплины web-программирование по специальности 230115 Программирование в компьютерных системах
375.76kb.
Лекция Основные алгоритмические конструкции. Программирование ветвящихся алгоритмов
74.87kb.
Лекция I и проблема языка и сознания лекция II 31 слово и его семантическое строение лекция III 51 развитие значения слов в онтогенезе лекция IV 67 развитие понятий и методы их исследования лекция V 91 «семантические поля»
4134.22kb.
Помощь начинающему программисту гимназии №1. Базовый уровень. Программирование
92.58kb.
«Программирование. Создание конвертера длин» Учитель: Чежегова О. И
56.98kb.
Элективный курс по информатике и икт, 10 класс, «Программирование в проектах и задачах»
119.35kb.
Методическое пособие по курсу «Объектно-ориентированное программирование на языках высокого уровня»
884.19kb.
Линейное программирование
364.69kb.
Линейное программирование
306.49kb.
Программа элективного курса «Алгоритмизация и программирование»
90.64kb.