Лабораторная работа № 9

Динамические переменные. Списки

Задачи лабораторной работы Вопросы, изучаемые в работе

• Разработка программы с динамическим выделением памяти.

• Работа с переменными комбинированного типа записями.

• Работа с переменными ссылочного типа указателями.

• Программирование списков записей.

Задание (общее ко всем вариантам)

В лабораторной работе требуется сформировать заданный тип списка, заполнить его в соответствии с указаниями варианта задания данными из входного файла (типизированного или текстового) и вывести содержимое списка в виде таблицы в выводной текстовый файл по одной записи в строку.

Файл данных Dan.datнаходится в каталогеD:\LAB1\ и состоит из записей. Первое поле каждой записи файла данных содержит фамилию и инициалы студента, второе и третье поляоценки по дисциплинам, четвертое полесреднюю оценку. ФайлDan.txtрасположен там же и содержит ту же информацию, но в форме символьных строк.

В таблице вариантов указаны условия, которым должны отвечать записи данных, выбираемые из файла, а также типы списка и файла данных. Поля заглавного (в нульсвязных списках – первого обслуживаемого) звена должны содержать сведения о типе списка и количестве звеньев в нем.

В задании для типов списков используются следующие обозначения:

Таблица 30. Обозначения типов списков

Тип списка	Обозначение
Односвязный линейный	S1L
Односвязный кольцевой, заголовок внутри	S1KI
Односвязный кольцевой, заголовок вне	S1KO
Двусвязный линейный	S2L
Двусвязный кольцевой, заголовок внутри	S2KI
Двусвязный кольцевой, заголовок вне	S2KO
Стек	S0S
Очередь	S0O
Дек	S0D

Требования к программе

• Программа должна содержать комментарий с указанием названия работы, № варианта, фамилии студента и № группы.

• Все созданные в программе динамические переменные в конце должны быть удалены с освобождением памяти.

• В подпрограммах не использовать глобальные переменные, кроме имен файлов.

• Выводимая таблица должна быть озаглавлена в соответствии с заданием (какую выборку из исходного набора данных она содержит).

• В заглавном элементе списка должен быть записан тип списка в форме:

Тип списка:<обозначение>и количество записей с данными (в первом целочисленном поле)

Содержание программы

• формирование заглавного звена списка;

• цикл чтения записей из файла данных и занесения их в список;

• заполнение полей записи заглавного звена списка;

• вывод записей данных из списка в выводной файл;

• удаление списка.

Общие пояснения

Переменные, которые описываются в разделе описаний (VAR), называются статическими. Память для них выделяется перед началом выполнения программы, и во время выполнения программы не может быть изменена. По окончании программы, эта выделенная память автоматически освобождается.

Однако, статические переменные в Паскале не могут в сумме превышать 64 килобайта оперативной памяти. Кроме того, уже при составлении программы необходимо предусмотреть выделение памяти на максимально возможное количество данных, так как заранее требуемый объем данных может быть не известен.

Для устранения этих недостатков можно использовать динамическое выделение памяти под данные в процессе выполнения программы. Такая динамически выделяемая память размещается уже за пределами статического сегмента, и по объему ограничена только размерами свободной памяти ЭВМ.

Переменные, которые размещаются в этой памяти, называются динамическими. У них нет имен и для обращения к ним используются указатели – статические переменные адресного типа (или, что то же самое, ссылочного типа).

Значением указателя является физический адрес переменной базового типа, задаваемого идентификатором типа. Синтаксическое выражение для описания ссылочного типа имеет вид

<типуказатель>::=^<идентификатор базового типа>

где символ ^ признак ссылочного типа;

<идентификатор базового типа>описанное ранее или стандартное имя типа.

Пример описания <типуказатель>:

Type

mas=array[1..100] of real; {тип  массив вещественных чисел}

dinmas=^mas; {тип указатель для значений переменных типа mas}

Переменные ссылочного типа вводятся, как и другие переменные, путем перечисления их имен в разделе описания переменных с указанием типа.

Var

Pj:^integer; {указатель целого числа}

Pc:^char; {указатель символа}

Pd:dinmas; {указатель массива}

Для приведенного примера описания динамических переменных Pj,Pc, иPd значениями этих переменных будут, соответственно адреса данных каких-нибудь переменных базовых типов: соответственно целых, символьных и массива вещественных чисел.

Динамические переменные базового типа не имеют имен. В качестве имени для них используются конструкции вида:

^<имя указателя>

Например: Pj^, Pc^, Pd^.

Присваивать значения указателям можно тремя способами:

1. Записав в него адрес существующей статической переменной, получив его операцией @ : Pj:=@N; конечно, тип переменной должен соответствовать базовому типу, использованному для описания Pj.

2. Присваиванием значения другого указателя того же типа или стандартного значения nil.

3. Присваиванием указателю адреса вновь выделенного места в оперативной памяти – то есть адреса начала динамической переменной.

В данной работе будут использоваться второй и третий способы присваивания значений указателям.

Динамическое выделение памяти можно осуществить с помощью процедуры New(P), где Pпеременная типа указатель (ссылка). Эта процедура выделяет память для размещения значений динамической переменной базового типа и присваивает указателю значение адреса выделенной области памяти.

New(Pj);Pj

Чтобы обратиться к динамической переменной, необходимо применить операцию "разыменования" к указателю на эту переменную, используя знак операции "^" после имени указателя. Например, после выделения области памяти для хранения значений динамической переменной, ей можно присвоить значение оператором:

Pj^:=3; Pj

Чтобы освободить выделенную область памяти для использования другими динамическими переменными нужно воспользоваться процедурой Dispose(Pj),которая является обратной, по отношению к процедуреNew(Pj):

Dispose(Pj);Pj

После освобождения выделенной памяти необходимо очистить указатель, ссылавшийся на удаленную динамическую переменную. Это выполняется присваиванием указателю "несуществующего" нулевого адреса nil:

Рj:=nil;Pj

При работе с динамическими переменными важно помнить, что любая память, выделенная процедурой new, должна быть освобождена в программе процедурой DISPOSE !

Динамическая память чаще всего используется для хранения табличных данных. При этом строки таблиц называются записями и описываются как переменные комбинированного типа (типа record), а столбцы описываются как поля соответствующих типов, принадлежащие этим записям. В записях также предусматриваются поля указателей (адресов в памяти) последующих и предыдущих записей для организации связей с ними.

В зависимости от количества ссылочных полей в каждой записи (элементе списка) списки делятся на нуль-, одно-, двух- и многосвязные. Если у списка имеются концевые элементы, он называется линейным, если последний элемент списка связан с первым (или с заголовком) – список называется кольцевым.

В языке Паскаль для списков, в отличие от массивов и структур, нет специального ключевого слова для описания переменных типа списка. Их создают с помощью комбинированных записей, содержащих ссылочные поля.

Ниже приведены схемы различных видов списков записей. На них символами "*" отмечены поля ссылок. Стрелками показаны связи между записями. Поля данных заглавных звеньев обычно используются для хранения общей информации о списках.