Практикум по основам программирования. Язык Паскаль

Алгоритмический язык высокого уровня ПАС­

школа). Язык получил свое название в честь француз­ ского математика и философа Блеза Паскаля. Создан­ ный специально для обучения программированию язык оказался чрезвычайно удачным и сразу же при­ влек внимание специалистов. В короткое время язык ПАСКАЛЬ приобрел широкую популярность во всем мире, и в настоящее время он реализован практически на всех вычислительных машинах от микроЭВМ до суперЭВМ. Разработчики компиляторов и систем программирования на базе языка ПАСКАЛЬ используют международный стандарт ISO 7185, принятый в 1982 г. Это приводит к разработке в максимальной степени переносимого программного обеспечения.

К о с н о в н ы м д о с т о и н с т в а м я з ы к а ПАС­ КАЛЬ следует отнести: гибкость и надежность; просто­ ту и ясность конструкций; легкость реализации на большинстве современных ЭВМ; возможность достаточ­ но полного контроля правильности программы как на этапе компиляции, так и во время выполнения; воз­ можность удовлетворения требованиям структурного программирования; возможность использования для программирования задач различных профилей и записи алгоритмов в современной литературе; наличие набора структурных типов данных: массивов, записей, записей с вариантами, множеств, файлов; возможность построения новых типов данных.

Некоторые н е д о с т а т к и я з ы к а ПАСКАЛЬ-от- сутствие динамических массивов, раздельной компиля­ ции модулей, операции возведения в степень, средств работы с файлами прямого доступа - сделаны автором сознательно с целью достижения компромисса в язы­ ковых средствах и конструкциях, что позволило языку остаться достаточно простым в обучении и эффектив­ ным в реализации.

Язык ПАСКАЛЬ сыграл большую роль в разви­ тии методов аналитического доказательства правильно­ сти программ, имеющих фундаментальное значение в современном программировании. Идеи и принципы, заложенные в языке, были заимствованы при создании новых языков программирования, таких, как АДА и МОДУЛА-2.

ГЛАВА 1 СТАНДАРТНЫЕ ТИПЫ ДАННЫХ

В главе рассматриваются стандартные типы данных: це­ лый, вещественный, символьный и булевский. Приводят­ ся операции и стандартные функции, определенные для переменных этих типов. Даются правила вычисления вы­ ражений и записи операторов присваивания, а также рассматриваются вопросы, связанные с организацией ввода/вывода в программах.

1.1 СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ

Программа на языке ПАСКАЛЬ состоит из заго­ ловка и собственно программы, называемой блоком.

Блок состоит из разделов. Максимальное количество разделов - шесть. Разделы обязательно располагаются в следующем порядке:

раздел меток; (раздел констант; раздел типов;

раздел переменных; раздел процедур и функций; раздел операторов.

Раздел операторов заключается в операторные скобки, т. е. BEGIN... END. В нем указывается после­ довательность действий, которые должны выполняться ЭВМ. Все остальные разделы носят описательный ха­ рактер.

Любой раздел, кроме последнего, может от­ сутствовать. Разделителем между разделами и операторами служит точка с запятой. В конце программы должна стоять точка.

В любое место программы могут быть включены ком­ ментарии, при этом смысл программы не меняется. Комментарии заключаются в фигурные скобки. Если в системе нет фигурных скобок, то вместо них использу­ ются пары символов (* и *).

В приложении П.1 приведены синтаксические ди­ аграммы, строго определяющие синтаксис языка.

ООПИСАНИЕ СТАНДАРТНЫХ ТИПОВ ДАННЫХ

Программа, написанная на языке ПАСКАЛЬ, опе­ рирует некоторыми объектами, называемыми данны­ ми. Каждый элемент данных в программе является либо константой, либо переменной. Для каждой пере­ менной задается некоторый тип, определяющий как возможные значения переменной, так и операции, ко­ торые могут над ней выполняться. Тип переменной задается в разделе переменных. Именованная констан­ та отличается от переменной тем, что -ее значение не может изменяться во время выполнения программы и она описывается в разделе констант. Тип константы однозначно определяется ее значением и в явном виде не указывается.

Язык ПАСКАЛЬ предоставляет богатые возможно­ сти для построения сложных типов данных, которые задаются в разделе типов. Однако все они строятся на основе элементарных типов:

- четырех стандартных - целый (INTEGER), веще­ ственный (REAL), символьный (CHAR) и булевский

(BOOLEAN);

- перечислимых.

Целый тип. В языке ПАСКАЛЬ целый тип обес­ печивает задание целых чисел. В любой конкретной вычислительной машине существуют ограничения на диапазон целых чисел. Определено некоторое целое число MAXINT такое, что значение любой целой пере­ менной или константы должно находиться в диапазоне от -MAXINT до +MAXINT. В противном случае будет зафиксирована ошибка. Примеры целых чисел: 173; —3; 0; +64.

Над переменными целого типа определены сле­ дующие арифметические операции: +(сложение), — (вычитание), «(умножение), /(деление), ОГУ(деление нацело), МСЮ(вычисление остатка от целочисленного деления). Все эти операции вырабатывают результат целого типа, кроме операции деления, результат кото-

б

Определены также функции:

ODD(X) - вырабатывает результат булевского типа: для четного аргумента - FALSE, для нечетного - TRUE.

SUCC(X) - вырабатывает следующее целое число (т. е. число, на единицу большее X).

PRED(X) - вырабатывает предыдущее целое число (т. е. число, на единицу меньшее X).

Вещественный тип. Переменные и константы ве­ щественного типа в ПАСКАЛЬ-программе употребля­ ются в том же смысле, что и в математике веществен­ ные числа. Запись вещественного числа в языке ПАС­ КАЛЬ возможна в виде числа с фиксированной точ­ кой, например: 1513487; 0.01; 21.3. Очень большие или очень маленькие числа удобнее представлять в экспо­ ненциальной форме: 2.108Е -10; 1.1Е7; 3.4Е+5, вде на­ пример, 2.108Е-Ю=2.108*10'10.

Записи б.; 364; ЕЗ; б.Е -3; 5.0Е не являются чис­ лами, так как не удовлетворяют синтаксической диаг­ рамме вещественного числа (см. приложение П.1).

Вещественные переменные обладают двумя важ­ ными характеристиками - диапазоном значений и точ­ ностью, которые определяются структурными особенно­ стями конкретной ЭВМ.

Над переменными вещественного типа определе­ ны следующие арифметические операции: +(сложе­

ние), - (вычитание), «(умножение), /(деление), а также операции отношения.

С аргументами вещественного типа могут использо­ ваться следующие стандартные -функции: SIN(X), COS(X), LN(X), SQRT(X), ARCTAN(X), EXP(X), SQR(X), ABS(X); все они вырабатывают результат вещественно­

го типа.

Определены также стандартные функции преобразо­ вания значения вещественного типа в значение целого

типа:

TRUNC(X) - вырабатывает целый результат путем отбрасывания дробной части аргумента;

ROUND(X) - вырабатывает целый результат путем округления до ближайшего целого.

Например, если Х =21.53, то TRUNC(X)=21, ROUND(X)=22;

если Х= -2.7, то TRUNC(X)= - 2 , ROUND(X)= -3 .

Символьный тип. Значениями символьного типа являются элементы конечного и упорядоченного набо­ ра знаков. Этот набор может быть различным в каж­ дой конкретной вычислительной системе. Например, для машин серии СМ ЭВМ часть набора знаков кода КОИ- 7 выглядит следующим образом:

О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ? @ А В С

-соответствующие порядковые номера символов. Пол­ ностью набор знаков кода КОИ - 7 приведен в П.2.

Символ, заключенный в апострофы, обозначает константу символьного типа, например: ’X’, ’5’ ’ =’.

Существуют две стандартные, обратные по отно­ шению друг к другу функции, называемые функциями преобразования:

ORD(S) - дает порядковый номер символа S в упо­ рядоченном множестве символов. Например: ORD£:’)=58, ORD(’5’)=53.

CHR(I) - дает символ, стоящий под номером I в упорядоченном множестве символов. Например: CHR(66)=’В’, CHR(57)=’9\

Очевидно, что CHR(ORD(S))=S и ORD(CHR(I))=I. Над переменными символьного типа определены операции отношения. Пусть С1 и С2 - переменные символьного типа. Отношение С1<С2 истинно тоща и

только тоща, коща ORD(Cl)<ORD(C2).

К аргументам символьного типа применимы так­ же стандартные функции: PRED(S) и SUCC(S). Функция PRED(S) дает предыдущий символ, а функ­

ция SUCC(S) - следующий. Например: PRED(’B’)= ’A’, а SUCC(’9’)= ’:\

Справедливы также равенства:

PRED(S) = CHR(ORD(S) - 1) и SUCC(S) = CHR(0RD(S) + 1)

Булевский тип. Переменные булевского типа могут принимать одно из двух значений: Т1ШЕ(истина) или

FALSE(noxb). Над ними определены три логические операции: АЬГО(конъюнкция), СЖ(дизъюнкция) и ЫОТ(отрицание). Булевский тип определен так, что FALSE< TRUE. Это означает, что операции отношения могут быть применены не только к данным целого, вещественного и символьного типов, но и к данным булевского типа.

Значения FALSE и TRUE можно рассматривать как упорядоченное множество, состоящее из двух эле­ ментов. При этом определены следующие значения стандартных функций:

1.3 ВЫРАЖЕНИЯ И ОПЕРАТОР ПРИСВАИВАНИЯ

Здесь будут рассмотрены выражения и операторы присваивания, включающие в себя переменные и кон­ станты только стандартных типов.

Выражения. Значение выражения вычисляется с учетом расставленных скобок и старшинства операций.

Ниже приведены операции в порядке убывания их приоритета, причем операции в одной строке име­ ют одинаковый приоритет:

NOT

•, /, MOD, DIV, AND

+, OR

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

Операции одного и того же старшинства выполня­ ются слева направо в порядке их появления в выраже­ нии. Выражения в круглых скобках вычисляются в первую очередь.

При выполнении арифметических операций над величинами только вещественного, а также веществен­ ного и целого типов вырабатывается результат вещест­

венного типа. Тип выражения определяется последова­ тельным вычислением типов результатов всех опера­ ций, выполненных при вычислении значения выраже­

ния.

Например: (TER - LN(X) > 2.5<KL) AND (ORD(S) < N1).

Значение и тип выражения вычисляются в следу­

Оператор присваивания. Этот оператор обозначает­ ся знаком :=. При выполнении оператора присваива­ ния вычисляется выражение, стоящее в правой части, и его значение присваивается переменной в левой час­ ти. При этом тип выражения должен соответствовать типу переменной. Для стандартных типов это означает, что типы должны совпадать. Кроме того, допускается присваивание переменной вещественного типа значе­ ния выражения целого типа.

Присваивание же переменной целого типа вы­ ражения вещественного типа запрещено!

Для преобразования значения вещественного типа в значение целого типа предназначены функции TRUNC(X) и ROUND(X).

Примеры операторов присваивания (переменные X, Y - вещественного типа; А,К,М - целого типа):

X:=Y*A -2/K; М: = К*К»К; Y:=A*K+M -7*K; К:= ROUND(EXP(16*LN(X)));