semakin Основы программирования / Семакин_Основы программирования

Здесь использовано следующее равенство:

а ш с _a-d ~b'd~~~b~c'

Даже не заглядывая в учебник по Паскалю, в данной програм­ ме можно все понять. Для этого достаточно знать английский язык.

Заголовок программы начинается со слова Program (програм­ ма), за которым следует произвольное имя, придуманное про­ граммистом {division — деление). Раздел описания переменных на­ чинается со слова Var (variables — переменные), за которым сле­ дует список переменных. Тип указывается после двоеточия словом integer — целый. Начало и конец раздела операторов програм­ мы отмечаются словами Begin (начало) и End (конец). В конце программы обязательно ставится точка.

Ввод исходных данных с клавиатуры производится с помощью процедуры ReadLn (read line — читать строку). На клавиатуре на­ бирают четыре числа, отделяемые друг от друга пробелами, кото­ рые отражаются строкой на экране дисплея. После набора чисел нажимают на клавишу ввода.

Операторы присваивания в Паскале записываются так же, как в АЯ. Знак умножения — * (звездочка).

Вывод результатов на экран дисплея производится с помощью процедуры WriteLn (write line — писать в строку). В рассмотрен­ ном примере два целых числа тип выведутся в строчку, курсор на экране перейдет в начало следующей свободной строки и ра­ бота программы завершится.

Необходимо строгое соблюдение правил правописания (син­ таксиса) программы. В частности, в Паскале однозначно опреде­ лено назначение знаков пунктуации. Точка с запятой (;) ставится в конце заголовка программы, в конце раздела описания пере­ менных, после каждого оператора. Перед словом End точку с за­ пятой можно не ставить. Запятая (,) является разделителем эле­ ментов во всевозможных списках: списке переменных в разделе описания, списке вводимых и выводимых величин.

Строгий синтаксис в языке программирования необходим преж­ де всего для транслятора. Транслятор — это программа, которая испол­ няется формально. Если, допустим, разделителем в списке перемен-

30

ных должна быть запятая, то любой другой знак будет восприни­ маться как ошибка. Если точка с запятой является разделителем операторов, то транслятор в качестве оператора воспринимает всю часть текста программы от одной точки с запятой до другой. Если вы забыли поставить этот знак между какими-то двумя операто­ рами, то транслятор будет принимать их за один, что неизбежно приведет к ошибке.

Основное назначение синтаксических правил — придать однознач­ ный смысл языковым конструкциям. Если какая-то конструкция мо­ жет трактоваться двусмысленно, значит, в ней обязательно со­ держится ошибка. Лучше не полагаться на интуицию, а выучить правила языка.

В дальнейшем мы строго опишем синтаксические правила Пас­ каля, а пока для получения первоначального представления о языке обратимся еще к нескольким примерам программирования не­ сложных алгоритмов.

«Оттранслируем» алгоритм вычисления факториала натураль­ ного числа (N\) на Паскале.

Из этого примера, во-первых, видно, как записывается на Пас­ кале оператор цикла с предусловием (цикл-пока):

While <условие выполнения> Do <тело цикла>

(While — пока, Do — делать). Если тело цикла содержит последо­ вательность операторов, то говорят, что оно образует составной оператор, в начале и в конце которого надо писать Begin и End. Служебные слова Begin и End часто называют операторными скоб­ ками, которые объединяют несколько операторов в один состав­ ной. Если же тело цикла — один оператор (не составной), то опе­ раторных скобок не требуется. Тогда транслятор считает, что тело цикла заканчивается на ближайшем знаке «;».

Во-вторых, из примера видно, что в Паскале нет специальных слов для обозначения начала цикла (нц) и конца цикла (кц). На все случаи есть универсальные слова Begin и End.

31

В этой программе по сравнению с предыдущими появилось много новых элементов. Имя вещественного типа в Паскале —

r e a l .

Цикл с постусловием (цикл-до) программируется оператором

Repeat <тело цикла> Until <условие окончания>

(здесь Repeat — повторять, Until — до). Тело цикла может быть как одиночным, так и составным оператором, однако употребле­ ния Begin и End не требуется, поскольку сами слова Repeat и Until выполняют роль операторных скобок.

Знак не равно в Паскале пишется так: <>, знак больше или рав­ но: >=.

Правила записи арифметических выражений мы подробно рас­ смотрим немного позже. В формулах вычисления корней исполь­ зуется стандартная функция квадратного корня (Vx), которая в Паскале записывается так: sqrt (x). Порядок выполнения опера­ ций в выражении определяется скобками и старшинством опера­ ций. Старшинство операций такое же, как и в алгебре. Операции одинакового старшинства выполняются в порядке их записи (сле­ ва направо).

Ветвление в Паскале программируется с помощью условного оператора, который имеет следующую форму:

32

If <условие> Then <оператор 1> Else <оператор 2>

(здесь if — если, Then — то, Else — иначе). Операторы 1 и 2 могут быть как простыми, так и составными. Составной оператор следует заключать в операторные скобки Begin и End.

Так же, как и в Алгоритмическом языке, возможно использо­ вание неполной формы условного оператора:

if <условие> then <оператор>

Характерной чертой данной программы является использова­ ние в тексте комментариев. Комментарий — это любая последо­ вательность символов, заключенных в фигурные скобки {...}. Мож­ но употреблять также следующие ограничители комментариев (*...*). Комментарий не определяет никаких действий программы и является лишь пояснительным текстом. Он может присутство­ вать в любом месте программы, где можно поставить пробел. Про­ граммист пишет комментарии не для компьютера, а для себя. Комментарий придает тексту программы большую ясность. Хо­ рошо откомментированные программы называют самодокумен­ тированными. Во многих подобных программах объем коммента­ риев превышает объем вычислительных операторов.

Удачное использование комментариев — признак хорошего стиля программирования.

Чтобы выполнить программу на ЭВМ, ее нужно ввести в память, оттранслировать и исполнить. Для того чтобы проделать всю эту ра­ боту, на компьютере должны быть специальные средства програм­ много обеспечения. На ПК они составляют систему Турбо Паскаль.

Упражнения

«Оттранслируйте» с Алгоритмического языка на Паскаль сле­ дующие алгоритмы:

а) алгоритм Евклида; б) алгоритм выбора наибольшего значения из трех;

в) алгоритм определения существования треугольника с дан­ ными длинами сторон;

г) алгоритм умножения двух целых чисел с использованием только операций сложения и вычитания;

д) алгоритм вычисления частного и остатка от целочисленно­ го деления.

3.2. Некоторые сведения о системе Турбо Паскаль

Название Турбо Паскаль обычно воспринимается в двух смыслах:

• как диалект языка Паскаль, представляющий собой расши­ рение стандартного Паскаля;

33

• как система программирования Турбо Паскаль, являющаяся совокупностью системных программ, предназначенных для созда­ ния, отладки и выполнения Паскаль-программ.

В дальнейшем мы будем рассматривать именно Турбо Паскаль, так как он реализован на основных типах персональных компью­ теров (IBM PC и совместимых с ними).

Чтобы не было терминологической путаницы, договоримся, что название Турбо Паскаль обозначает язык программирования. Стандартный Паскаль входит в Турбо Паскаль как подмножество. Далее везде, где говорится о расширенных возможностях Турбоварианта по сравнению со стандартом, это будет оговариваться.

Систему программирования Турбо Паскаль назовем кратко Тур­ бо-системой. Турбо-система обеспечивает удобную операционную обстановку для работы программиста. Но ее назначение не общее, как, например, у оболочки операционной системы MS DOS Norton Commander, а специализированное — предоставлять пользователю необходимые средства работы с Паскаль-программой.

Турбо-система опирается в своей работе на возможности опе­ рационной системы. Поэтому каждая конкретная Турбо-система может работать с определенной операционной системой, ее кон­ кретными версиями. Например, Турбо-система на IBM PC рабо­ тает в среде MS DOS, причем более развитые версии Турбо-сис­ темы требуют и более высокоразвитых версий DOS.

Турбо Паскаль (как язык программирования и как операцион­ ная оболочка) значительно изменился за историю своего суще­ ствования. Первый вариант Турбо Паскаля фирма Borland выпусти­ ла в середине 1980-х гг. К сегодняшнему дню этой фирмой созданы шесть модификаций системы, известных как версии 3.0, 4.0, 5.0, 5.5, 6.0, 7.0. Каждая из них представляет собой усовершенствова­ ние предыдущей версии. Все они создавались для семейства машин IBM PC и совершенствовались вместе с компьютерами.

Версия 3.0 ориентирована на ПК малой мощности (IBM PC/XT). Разрабатываемые на ней программы имеют ограничение на длину (не более 64 Кбайт); в этой версии нет средств раздельной компи­ ляции взаимосвязанных программ; операционная среда весьма не­ совершенна.

Большие изменения были внесены в версию 4.0. Появились со­ временная диалоговая среда, средства раздельной компиляции про­ граммных модулей, мощная графическая библиотека.

Версия 5.0 отличается в основном дальнейшими усовершен­ ствованиями среды, к которой добавлен встроенный отладчик. В версию 5.5 были впервые включены средства поддержки объект­ но-ориентированного программирования — современной техно­ логии создания программ.

Главные отличия версии 6.0: новая среда, ориентированная на работу с устройством ввода — мышью и использующая много-

34

оконный режим работы; объектно-ориентированная библиотека Turbo-Vision, а также возможность включать в текст программы команды Ассемблера.

Версия 7.0 не содержит каких-то принципиальных новшеств по сравнению с 6.0. Введены некоторые расширения языка про­ граммирования, а также дополнительные сервисные возможнос­ ти системной оболочки.

Программа на Турбо Паскале проходит три этапа обработки:

•создание текста программы;

•компиляция;

•исполнение откомпилированной программы.

Всоответствии с этими функциями Турбо-система включает в себя три главные компоненты:

•редактор текстов;

•компилятор;

•исполнительную систему.

С помощью встроенного в систему текстового редактора мож­ но формировать в памяти любые тексты, не только программы на Паскале. В частности, это могут быть исходные данные решаемой задачи в текстовой форме. Текст программы, созданный редакто­ ром, можно сохранить на диске в виде файла с именем следую­ щего формата

<имя файла>.раз

где pas — это стандартное расширение имени файла, созданного системным редактором. Имя файла задается пользователем.

Обращение к текстовому редактору происходит по команде Edit. Компилятор переводит программу с языка Паскаль на язык машинных команд. При этом проверяется соответствие програм­ мы правилам языка программирования (синтаксический и семан­ тический контроль). При обнаружении ошибки компьютер вьщает сообщение о ней пользователю и прекращает работу. Программа, полученная в результате компиляции, может быть сохранена на

диске в файле с именем

<имя файла>.ехе

Работа компилятора инициируется системной командой Compile. Исполнение откомпилированной программы производится по команде Run. При этом исполнение программы остается под кон­ тролем Турбо-системы. В частности, Турбо-система помогает об­ наружить ошибку в программе, если при исполнении произошел сбой. Пользователю сообщается причина сбоя и указывается мес­ то, где он случился в Паскаль-программе. Происходит автомати­

ческий возврат в режим редактирования.

Встарших версиях Турбо Паскаля имеется система отладки (Debug).

Сее помощью можно просмотреть на экране значение любой пере-

35

менной, найти значение любого выражения, установить новое зна­ чение переменной. Можно прервать выполнение программы в ука­ занных местах, которые называются контрольными точками. Сис­ тема отладки существенно облегчает программисту поиск ошибок.

Подробные сведения о работе с конкретными версиями Турбо Пас­ каля можно найти в специальной литературе (см. список литературы).

3.3. Элементы языка Турбо Паскаль

Алфавит. Алфавит языка состоит из множества символов, вклю­ чающих в себя буквы, цифры и специальные символы.

Латинские буквы: от А до Z (прописные) и от а до z (строчные). Цифры: О, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Шестнадцатеричные цифры: О, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А, В, С,

Пробелы — символ пробела (ASCII-32) и все управляющие сим­ волы кода ASCII (от 0 до 31).

К спецсимволам относятся служебные слова, смысл которых определен однозначно. Служебные слова не могут быть использо­ ваны для других целей. С точки зрения языка это единые символы. Вот список служебных слов Турбо Паскаля:

Последние версии языка содержат еще ряд служебных слов, относящихся к работе с объектами и встроенным ассемблером.

Идентификаторы. Идентификатором называется символическое имя определенного программного объекта. Такими объектами яв-

36

ляются имена констант, переменных, типов данных, процедур и функций, программ. С помощью синтаксической диаграммы иден­ тификатор можно определить, как показано на рис. 8.

-*• <Буква>-

<Идентификатор> -*• <Буква>-

-><Цифра>-

Рис.8

Расшифровать это можно так: идентификатор — это любая пос­ ледовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы. В Турбо Пас­ кале к буквам приравнивается также знак подчеркивания. Строч­ ные и прописные буквы в идентификаторах и служебных словах не различаются. Например: max, МАХ, Мах и тАх — одно и то же имя.

Длина идентификатора может быть произвольной, но знача­ щими являются только первые 63 символа.

Комментарии. Следующие конструкции представляют собой комментарии и поэтому игнорируются компилятором:

Буквы русского алфавита употребляются только в коммента­ риях, в литерных и текстовых константах.

Строка, начинающаяся с символов {$ или (*$, является дирек­ тивой компилятора. За этими символами следует мнемоника ко­ манды компилятора.

3.4. Типы данных

Концепция типов данных является одной из центральных в лю­ бом языке программирования. С типом величины связаны три ее свой­

ства: форма внутреннего представления, множество принимаемых зна­ чений и множество допустимых операций. Турбо Паскаль характеризу­ ется большим разнообразием типов данных, отраженном на рис. 9.

Встандартном Паскале отсутствует строковый тип. Кроме того,

вТурбо Паскале целые и вещественные — это группы типов. В стар­ ших версиях Турбо Паскаля существует процедурный тип и тип объект.

Каждый тип имеет свой идентификатор.

В табл. 3.1 представлена информация о простых типах данных, определенных в Турбо Паскале. Для вещественных типов в скоб­ ках указано количество сохраняемых значащих цифр мантиссы в десятичном представлении числа.

37

38

В стандарте Паскаля из вещественных типов определен только тип Real; из целых типов — Integer.

Типы Single, Double, Extended употребляются в Паскальпрограммах только в том случае, если ПК снабжен сопроцессо­ ром «плавающей арифметики» (для процессоров IBM PC, начи­ ная с Intel-80486 и старше, это условие всегда выполняется).

Тип данных называется порядковым, если он состоит из счет­ ного количества значений, которые можно пронумеровать. Отсю­ да следует, что на этом множестве значений существуют понятия «следующий» и «предыдущий».

Описание переменных. Для всех переменных величин, исполь­ зуемых в программе, должны быть указаны их типы. Это делается в разделе переменных программы. Структура раздела переменных показана на рис. 10.

Рис. 10

Пример раздела переменных программы:

Var m,n,k: Integer; x,y,z: Real; Symbol: Char;

Константы. Тип константы определяется по контексту, т.е. по форме ее записи в программе.

Целые десятичные константы записываются в обычной форме целого числа со знаком или без знака, например 25, -24712, 376.

Целые шестнадцатеричные константы записываются с префик­ сом $. Они должны находиться в диапазоне от $00000000 до SFFFFFFFF.

Вещественные константы с фиксированной точкой записывают­ ся в обычной форме десятичного числа с дробной частью. Разде­ литель целой и дробной части — точка, например: 56.346, 0.000055, -345678.0.

Вещественные константы с плавающей точкой имеют форму:

<мантисса>Е<порядок>

Здесь мантисса — целое или вещественное число с фиксиро­

ванной точкой, порядок — целое число со знаком или без, на­ пример 7Е-2 (7-Ю-2), 12.25Е6 (12,25-106), 1Е-25 (10"25).

39