7. Ответить на вопросы

• Сколько раз будут выполнены инструкции между Begin и End?

For i:=j to j+1 do

Begin

…

end;

• Чему будет равен x после выполнения инструкций?

X:=0;

For i:= -5 to 0 do

N:=i*i;

X:=X+N;

• Что будет выведено на экран в результате выполнения инструкций?

N:=5;

X:=0;

For i:=1 to N do X:=i;

Writeln(X);

• Сколько звездочек будет выведено на экран в результате выполнения инструкций?

For i:=1 to 5 do

For j:=1 to 5 write (‘*’);

Тема №6: программирование на языке turbo-pascal. Процедуры. Функции. Составление программ с использование процедур и функций. Рекурсия.

ПРОГРАММНО - ДИДАКТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ: ЭВМ типа IBM. Turbo-Pascal 5.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ: Дать основные понятия подпрограмм (процедур и функций). Познакомить с видами формальных параметров: параметры-значения, параметры-переменные. Научить различать фактические и формальные параметры. Знакомство с понятием рекурсии. Выработка навыков составления программ с использованием процедур и функций.

ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ:

Учащиеся должны знать:

• Что такое подпрограмма;

• Что такое процедура;

• Для чего используются процедуры;

• Что такое формальные и фактические параметры;

• Чем отличается задание параметров-значений от параметров-переменных;

• В каком месте программы ставится описание процедур;

• Как вызывается процедура;

• Структуру процедуры.

• Что такое функция;

• Чем отличаются процедуры от функций,

• Для чего используются функции;

• Чем отличается заголовочная строка функции от заголовочной строки процедуры;

• В каком месте программы ставится описание функции;

• Как вызывается функция;

• Структуру функции;

• Что такое рекурсия;

• Для чего и как используется опережающее описание подпрограммы.

Учащиеся должны уметь:

• Правильно описывать процедуры и функции;

• Правильно вызывать процедуры и функции;

• Различать формальные и фактические параметры;

• Правильно описывать параметры-значения и параметры

• Различать формальные и фактические параметры;

• Использовать простейшие рекурсии при составлении программ

ПЛАН-СОДЕРЖАНИЕ УРОКА

Подпрограммы.

Автономная часть программы, с помощью которой можно производить одни и те же вычисления, с разными исходными данными и в различных местах программы, многократно, называется подпрограммой. Виды подпрограмм: процедуры и функции.

Процедуры.

Процедура (подпрограмма) – многократно повторяющаяся часть программы, оформленная отдельно от основной программы. Место расположения процедур в программах - Раздел описаний, за описание переменных.

Преимущества использования процедур - уменьшение объем программы, сокращение времени на отладку.

Принцип работы процедуры:

Выполнение программы начинается с выполнения основной части программы. Как только появляется необходимость в выполнении процедуры, она вызывается по имени с передачей входных данных. После выполнения процедура передает в основную часть программы выходных данных (результатов), в то место, откуда была вызвана процедура.

Затем продолжается выполнение основной части программы.

Процедура оформляется подобно основной программе:

Раздел описаний основной программы
Заголовок процедуры	Procedure имя (список параметров);	Описываются формальные параметры
Раздел описаний	label …; Var …;
Раздел операторов процедуры	Begin … end;
Описание функций
Раздел операторов основной программы

Procedure имя (формальные параметры);

Раздел описаний

Begin

Раздел операторов

End;

Все переменные, представленные в разделе описаний основной программы называются глобальными. Они действуют как в разделе операторов основной программы, так и в любой подпрограмме.

Параметры (переменные), определяемые при описании процедуры называются формальными.

Параметры (переменные), задаваемые при вызове процедуры называются фактическими.

Формальные параметры (переменные, описываемые в процедуре) делятся на параметры - значения и параметры - переменные

Параметры-значения – передают информацию только в процедуру (входные), описываются как переменные с указанием типа (без зарезервированного слова Var).

Параметры-переменные – передают информацию, как в процедуру, так и обратно (выходные), их описание начинается со слова Var, затем следует список переменных с указанием типа.

Пример:

Procedure sterline (len: integer); - параметры-значения.

Procedure stl (l: integer, Var n integer); - параметры-значения и параметры – переменные.

Формальные параметра описываются только в заголовке процедуры. Формальные параметры никогда не описываются в разделе описаний процедуры. Если в процедуре используются переменные, отличные от формальных параметров, их необходимо обязательно описать в разделе описания процедуры.

Вызов процедуры подобно специальным операторам происходит по имени с указанием фактических параметров, например:

stl (а, n);

Имена фактических параметров могут не совпадать с именами формальных параметров, но они должны соответствовать друг другу по типу. Формальные параметры описываются в разделе описания основной программы и до вызова процедуры должны получить значения.

Пример использования процедур:

Написать программу, которая выводит на экран строку, состоящую из заданного числа звездочек. Использовать процедуру.

Uses crt;

Var n: integer;

Procedure sterline (var len: integer);

Var i:integer;

Begin

For i:=1 to len do

Write (‘*’);

End;

Begin

Write(‘Введите количество звездочек’); Readln(n);

Sterline (n);

Readln; End.

Функции.

Функция, как и процедура, может содержать несколько операторов, несколько входных (и только) параметров, но результат получается только один. Этот единственный результат обозначается именем функции и передается в основную программу.

В общем виде функция записывается в разделе описания основной программы следующим образом:

Function имя (формальные параметры):тип;

Раздел описаний

Begin

Операторы

Имя:= …

End;

Поскольку результат обозначается именем функции, то после формальных параметров указывается тип функции, который должен совпадать с типом результата вычислений. В конце описания функции имени функции обязательно присваивается какое-то значение. Вызывается функция по ее имени с указанием фактических параметров. Функция может использоваться в операторах присваивания, условных операторах и т.п. Например, Res:=Compare(x1,x2);

Пример использования функций:

Написать программу, которая с помощью функции сравнивает два целых числа и выводит результат сравнения в виде одного из знаков: >,<,=

Uses crt;

Var x1,x2:real; res:char;

Function Compare (a,b: real):char;

Begin

If a>b then Compare:=’>’ else if a<b then Compare:=’<’ else Compare:=’=’;

End;

Begin

Writeln (‘Введите числа’);

Readln(x1,x2);

Res:=Compare(x1,x2);

Writeln(x1:6:2, res,x2:6:2);

Readln; end.

Рекурсия.

Рекурсия – это вывоз подпрограммой

(процедурой или функцией) самой себя.

Рассмотрим построение рекурсивной функции на примере вычисления N!. При правильно организованной рекурсивной подпрограммы осуществляется многократный переход от некоторого текущего уровня организации алгоритма к низшему уровню последовательно до тех пор, пока не будет получено тривиальное решение поставленной задачи.

PROGRAM DEMO1;

USES CRT;

VAR M:BYTE;

FUNCTION FAKT(N:BYTE):LONGINT;

BEGIN

IF N=1 THEN FAKT:=1

ELSE FAKT:=FAKT(N-1)*N;

END;

BEGIN

CLRSCR;

WRITE('N-');READLN(M);

WRITELN('N!=',FAKT(M));

READKEY;

END.

В нашем примере происходит так: в операторе печати вызывается функция FAKT с параметрам N, которая в свою очередь вызывает функцию FAKT с параметрам N-1, и так далее, пока не вызывается FAKT(1). Тогда это процесс останавливается, затем происходить извлечение результата в обратном порядке.

Это хорошо видно на следующем примере программы:

Текст программы:	Результат работы программы:
PROGRAM DEMO2; USES CRT; VAR CH: WORD; PROCEDURE WRITEA; BEGIN CH:=CH+1; WRITELN('­НАЧАЛО',CH); IF CH<4 THEN WRITEA; WRITELN(' КОНЕЦ',CH); CH:=CH-1; END; BEGIN CLRSCR; CH:=0; WRITEA; READKEY; END.	НАЧАЛО 1 НАЧАЛО 2 НАЧАЛО 3 НАЧАЛО 4 КОНЕЦ 4 КОНЕЦ 3 КОНЕЦ 2 КОНЕЦ 1

Рекурсивная форма организации алгоритма обычно выглядит изящнее итерационной и дает более ком­пактный текст программы, но при выполнении, как правили, медленнее и может вызвать переполнение стека.

Стек – это специальная область памяти (конечное число ячеек), где сохраняется адреса возврата (адрес вызывающей программы, используется для передачи управления вызывающей программе). Стеки используются так же для передачи параметров в процедуры (для обычных параметров в стек заносятся их значения, для параметров-переменных – их адреса), размер стек ограничен. Стек можно представить в виде стопки книг. Если стопка достигла максимального размера, то при добавлении новой книги сверху – нижняя книга должна быть убрана.

Нужно обязательно отслеживать в программе наполнение стека, то есть не допускать зацикливания рекурсии.

Рекурсивный вызов может быть косвенным. В этом случае программа обращается к себе опосредованно, путем вызова другой программы, в которой содержится обращение к первой. При использовании такого подхода нужно использовать опережающее описание. Опережающее описание заключается в том, что объявляется лишь заголовок процедуры, а ее тело заменяется директивой FORWARD. После этого можно в другой процедуре использовать обращение к ней – ведь компилятор уже может правильным образом организовать ее вызов. Обратите внимание: тело второй процедуры описывается после первой и начинается заголовком, в котором уже не указываются описанные ранее формальные параметры.

Пример:

PROCEDURE B( J:BYTE);FORWARD; {тело процедуры заменено директивой FORWARD }

PROCUDURE A( I:BYTE);

BEGIN

…

B(I);

…

END;

PROCEDURE B;

BEGIN

…

A(J);

…

END;

Примеры программ с процедурами и функциями:

При составлении программ обязательно использовать процедуры или функцию.

• Найти разность двух факториалов F=m! – k!, используя функцию.

Uses crt; Var F,m,k:integer; Function Fact(n:integer):integer; Var P,i:integer; Begin P;=1; For i:=2 to n do P;=P*i;

Fact:=P; End; Begin Read (M,K); F:=Fact(m) – Fact(K); Writeln (‘F=’,F:5); repeat until keypressed End.

• Написать программу «Бегущие огни» с использованием процедуры рисования окружности.

uses crt,graph; var gd,gm,x:integer; begin gd:=detect; initgraph(gd,gm,''); x:=20; repeat repeat setcolor(4); circle(x,200,15); setfillstyle(1,3); floodfill(x,200,4); delay(8000); setcolor(0);

circle(x,200,15); setfillstyle(1,3); floodfill(x,200,0); x:=x+40; until x>600; repeat setcolor(4); circle(x,200,15); delay(8000); setcolor(0); circle(x,200,15); x:=x-40; until x<20; repeat until keypressed; end.

Примеры программ с использованием рекурсий:

Вычислить Xn: PROGRAM DEMO3; USES CRT; VAR X1,X2: WORD;I,M:BYTE;S:LONGINT; FUNCTION XN(X,N:BYTE):LONGINT; BEGIN IF N=0 THEN XN:=1 ELSE XN:=XN(X,N-1)*X; END; BEGIN CLRSCR; WRITE('X,N-');READLN(X1,M); WRITELN('XN-',XN(X1,M)); READKEY; END.

Подсчитать сумму N чисел Фибоначчи (1,1,2,3,5,8,13,..): PROGRAM DEMO4; USES CRT; VAR X1,X2: WORD;I,M:BYTE;S:LONGINT; FUNCTION FIB(N:BYTE):LONGINT; BEGIN IF N=1 THEN FIB:=1; IF N=2 THEN FIB:=1; IF N>=3 THEN FIB:=FIB(N-1)+FIB(N-2); END; BEGIN CLRSCR; WRITE('N-');READLN(M); S:=0; FOR I:=1 TO M DO S:=S+FIB(I); WRITELN('S-',S); READKEY; END.

Написать рекурсивную функцию вычисления суммы 1+2+3+4+5+…+N:

PROGRAM DEMO5;

USES CRT;

VAR M:WORD;

FUNNCTION SUM(N:WORD):LONGINT;

BEGIN

IF N=1 THEN SUM:=1 ELSE SUM:=SUM(N-1)+N;

END;

BEGIN

WRITE(‘N-‘);READLN(M);

WRITELN(‘СУММА -’,SUM(M));

READKEY;END.

Используя рекурсивную функцию получить подобную фигуру:
1 вариант (простая рекурсивная форма) PROGRAM DEMO6; USES CRT,GRAPH; VAR X,Y: WORD;I,K,M,N:BYTE; GD,GM:INTEGER; PROCEDURE LINT(X,Y,N,M:WORD); BEGIN LINETO(X+N,Y); LINETO(X+N,Y+N); LINETO(X+M,Y+N); LINETO(X+M,Y+M); X:=X+M;Y:=Y+M; N:=N-2*M; K:=K+1; IF K<5 THEN LINT(X,Y,N,M); END; BEGIN GD:=DETECT; INITGRAPH(GD,GM,''); LINT(0,0,100,10); READKEY; END.	2 вариант (рекурсивная форма с опережающим описанием) PROGRAM DEMO7; USES CRT,GRAPH; VAR X,Y: WORD;I,K,M,N:BYTE; GD,GM:INTEGER; PROCEDURE LNT(X,Y,N,M:WORD); forward; PROCEDURE LINT(X,Y,N,M:WORD); BEGIN for k:=1 to 5 do begin lnt(x,y,n,m); X:=X+M;Y:=Y+M; N:=N-2*M; end; END; procedure lnt; begin LINETO(X+N,Y); LINETO(X+N,Y+N); LINETO(X+M,Y+N); LINETO(X+M,Y+M); end; BEGIN GD:=DETECT; INITGRAPH(GD,GM,''); LINT(0,0,100,10); READKEY;