Практикум по программированию Обработка числовых данных

отладки отдельных алгоритмов. Так как данный практикум ор и- ентирован на развитие начальных навыков алгоритмизации и отладки небольших программ, предполагается использован ие консольного режима.

Для создания программы, работающей в консольном режиме, следует после запуска Delphi ввести команду File/New/Other... и выбрать вариант Console Application. При этом изменится набор окон, как показано на рис. 1.1 (окна Delphi при создании консольного приложения). В окне редактирования программы будет представлен стандартный шаблон консольной программы. Эт о работающая программа, которая при запуске только отображ ает окно и сразу же прекращает работу, закрывая его. Запуск про - граммы в среде Delphi выполняется командой Run/Run или щел-

чком на кнопке панели инструментов, или нажатием клавиши F9. Чтобы задержать окно программы до нажатия клавиши Enter, следует вставить в шаблон оператор ReadLn перед end. Впро- чем, закрыть окно и завершить работу программы можно и любым другим способом, предусмотренным Windows.

Элементами шаблона программы являются:

заголовок,

директива {$APPTYPE CONSOLE},

предложение использования uses SysUtils,

пустой раздел операторов — пустой составной оператор1, состоящий только из операторных скобок begin и end,

символ «точка» (.), указывающий компилятору, что текст программы закончен.

Внутри раздела операторов (между ключевыми словами2 begin и end) находится комментарий — текст, предлагающий разместить в этом месте операторы, реализующие алгоритм программы. Комментарии в отличие от операторов не порождают команд процессора при обработке компилятором, он их просто пропу с- кает. Назначение комментариев состоит в том, чтобы облегч ить понимание алгоритма программы. Оформить текст в виде комментария можно одним из следующих способов:

поместив два символа // перед текстом строки, заключив текст, который может занимать несколько строк, в

фигурные скобки { },

1 Составным оператором называется конструкция, состоящая из операторных скобок begin и end, между которыми располагают выполняемые последовательно операторы.

2 Ключевыми называют слова, используемые как обязательные элементы синтаксических конструкций языка программирования (begin, end, uses, type, var, if, for, do и др.), иное их использование запрещено. В тексте эти слова выделяются автоматически жирным шрифтом.

заключив текст, который может занимать несколько строк, в скобки вида (* и *).

Заголовок программы содержит ее имя. Delphi дает программе стандартное имя Project1, или Project2, или Project3 и так далее в порядке создания очередной программы командой File/New... Заданное по умолчанию имя можно заменить на другое при сохр а- нении текста программы командой File/Save All..., когда Delphi предложит сохранить ее в файле с расширением .dpr. Одновременно Delphi создаст и сохранит файлы с тем же именем и расширением .cfg и .drf. Вместе эти три файла образуют проект и для их хранения желательно создать отдельную папку. В этой па пке будет размещена и исполняемая программа, имеющая расшире - ние .exe.

Директива {$APPTYPE CONSOLE} указывает компилятору, что он должен создать консольное приложение.

Предложение использования uses SysUtils; предписывает подключить к программе стандартный (входящий в систему программирования Delphi) модуль3 с именем SysUtils. Этот модуль в свою очередь содержит предложение использования, подклю чающее другие стандартные модули, и все, что объявлено в них, с тановится доступным в разрабатываемой программе. В частности , подключение модулей необходимо для создания консольного пр иложения и использования в нем некоторых стандартных типов данных4 (например, типа Integer для объявления переменных целого типа, типа Real для объявления переменных вещественного типа), стандартных подпрограмм5 — стандартных процедур (на-

3 Модуль – это специальным образом оформленный набор именованных констант, типов, переменных, подпрограмм и директив, котор ые могут быть доступны в другом модуле или программе, если имя модуля включ ить в список предложения использования uses. Исходный текст модуля хранится в файле с расширением .pas, а откомпилированный модуль – в файле с расш ирением .dcu. Delphi позволяет создавать новые модули, автоматически или по запросу вклю- чая их в проект (см. гл. Модули пользователей).

4 Типом данных называют набор характеристик, которыми обладают переменные, объявленные с помощью этого типа. К числу характеристик п ростых типов относятся правила записи констант, набор операций, набор стандартных подпрограмм. Можно объявлять в программе или в модуле нов ые типы данных на основе стандартных или ранее объявленных. Объявление н овых именованных типов дается в разделе объявления типов, начинающемся со словаtype, например, <type tMas=array[1..10] of Real;> объявляет тип с именем tMas, типом массивов из 10 вещественных чисел. Переменные объявляются в разделе , начинающемся со слова var, например, <var N:Integer; X Y:tMas;> объявляет переменную N целого типа и массивы X и Y типа tMas.

5 Подпрограммой называют оформленный специальным образом алгоритм, для выполнения которого достаточно сделать вызов подпро граммы, указав после ее имени список данных, подлежащих обработке. В языке Object Pascal е сть два

пример, Write для вывода данных в окно программы или в файл, Read для чтения данных с клавиатуры или из файла) и стандартных функций (например, Sin для вычисления синуса, Sqrt для вы- числения квадратного корня). Дополнительный набор станда ртных подпрограмм (процедур и функций) содержит стандартны й модуль с именем Math, который следует подключить к программе , добавив в предложение использования: uses SysUtils, Math;.

Объявления именованных констант6, типов, переменных и подпрограмм, сделанные в подключенных к программе модулях, с чи- тают сделанными до аналогичных объявлений в программе, чт о соответствует правилу языка Object Pascal: в любом объявлении можно использовать только ранее объявленные имена.

Объявления и следующий за ними раздел операторов называют блоком. Используя этот термин, структуру консольной программы можно определить как последовательность, включаю щую заголовок программы, директиву {$APPTYPE CONSOLE}, предложение использования модулей, блок и точку. Кроме того, в т ексте программы можно размещать директивы, управляющие раб о- той компилятора.

Рассмотрим следующий пример программы:

program Project1; {$APPTYPE CONSOLE} uses SysUtils;

{РАЗДЕЛ ОБЪЯВЛЕНИЯ КОНСТАНТ} const

//Именованная константа, представляющая ускорение g=9.8;

{РАЗДЕЛ ОБЪЯВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ} var

//Переменная целого типа, представляющая длину пути S: Integer;

вида подпрограмм: процедуры и функции. Вызовы процедур яв ляются отдельными операторами, а вызовы функций обычно используют внутри операторов в

стандартной процедуры Write со стандартной функцией Sin, вычисляющей зна-

чение синуса, и стандартной функции Pi, вычисляющей значени е числаp: Write(Sin(Pi/4)). Пользователь может создавать свои подпрограммы, ра змещая их тексты в любом месте перед разделом операторов (см. гл. Про граммирование с использованием подпрограмм).

6 Именованные константы объявляются в разделе, начинающемся со слова const. Например, <const Nmax=25;>. Имена таких констант представляют в программе соответствующие значения. Использование именова нных констант облег- чает понимание алгоритма программы и позволяет минимизи ровать ошибки при ее модернизации: если имя константы используется в разных частях программы, то достаточно изменить значение только в объявлении имен ованной константы.

Используемая в Delphi кодировка символов не обеспечивает правильный вывод букв кириллицы, что представляет неудоб - ство для русскоязычных пользователей. Наиболее простым с пособом вывода текстов на русском языке является включение в блок программы, до раздела операторов, объявления функции перекодирования символов (см. приложение 1). Включив объявле - ние этой функции, можно повысить информативность програм - мы, используя следующий раздел операторов:

{РАЗДЕЛ ОПЕРАТОРОВ} begin

//Вывод пояснения о назначении программы WriteLn(Rus('Программа вычисляет время, '

+'за которое тело в свободном падении ' +' пройд¸т заданный путь.'));

//Вывод приглашения к вводу значения переменной S Write(Rus('Введите длину пути в метрах: ')); //Ввод значения переменной S

ReadLn(S);

//Вычисление времени движения тела на заданном пути T:=Sqrt(S*2/g);

//Вывод результата с пояснениями WriteLn(Rus('Путь будет пройден за ')

,T,Rus(' секунд.')); //Задержка закрытия окна программы //до нажатия клавиши Enter ReadLn;

end.

Протокол ввода-вывода программы представлен в окне программы на рис. 1.4.

Ðèñ. 1.4

Перекодирование символов кириллицы для вывода можно выполнить и с помощью стандартных средств Delphi. Чтобы не загромождать тексты примеров программ, использовать фун кцию перекодирования для выводимых русских текстов в основно м не будем.

Исполняемая программа может быть создана, только если подключены необходимые модули и устранены синтаксические

ошибки (ошибки, связанные с нарушением в конструкциях программы правил языка программирования, которые обнаружив ает компилятор). При обнаружении таких ошибок Delphi выдает сообщения с кратким пояснением причины в специальном окне, появляющемся под окном редактирования программы. Ошибки следует исправить и вновь выполнить команду Run/Run.

Устранением ошибок разработка программы не заканчивает - ся. Это только начало важного этапа, называемого отладкой. Суть отладки состоит в приведении программы к полному соответ - ствию заданию на разработку. Программа должна на любых до - пустимых входных данных и их последовательностях давать требуемый результат.

На этапе отладки должны быть выявлены и устранены ошибки в ее алгоритме и другие, проявляющиеся только во время р а- боты программы. Для их обнаружения при отладке обычно используют вывод промежуточных результатов вычислений, пр оверку конечных результатов (если они не очевидны), иные метод ы и приемы.

Сократить время отладки позволяет использование начальных значений переменных (значений, заданных при объявлении переменных, которые они имеют в момент старта программы), что особенно заметно при вводе большого числа исходных данных, н а- пример в программах обработки массивов. Использование на чальных значений переменных облегчает также подготовку исхо дных данных для тестирования программы (если требуется изменя ть лишь их часть), представление данных в удобном для восприя тия виде (например, в виде матрицы) рядом с переменными, быстро е изменение данных (так как после перезагрузки сразу стано вится активным окно редактирования программы). На время отладк и части программы, обеспечивающие ввод данных, превращают в комментарии, например, заключая между скобками (* и //*). В представленной ранее программе выполнить это можно так:

var

S:Integer=15;//Переменная целого типа, //представляющая длину пути

T:Real;//Переменная вещественного типа, //представляющая время

{РАЗДЕЛ ОПЕРАТОРОВ} begin

//Вывод пояснения о назначении программы WriteLn(Rus('Программа вычисляет время, '

Программа после запуска остановлена перед выполнением о ператора WriteLn (эта строка объявлена точкой безусловного останова), и в окне наблюдения отображены значение именованно й константы, текущие значения переменных и выражения. На вк ладке с текстом программы виден курсор мыши, подведенный к пере - менной T, и под ним — значение этой переменной.

При выполнении программы могут возникать ошибки, связанные с ограничениями технических средств и особенност ями выполнения некоторых операций, что приводит к неверным ре - зультатам работы программы или ее прекращению. Краткие св е- дения по обработке указанных ситуаций приведены в приложении 2.

Устранение всех видов ошибок требует, как правило, многократной корректировки текста программы, поэтому желател ьно настроить панель инструментов Delphi, добавив в нее кнопки типовых команд редактора текста, показанных на рис. 1.1. Дела - ется это так. Вводится команда View/Toolbars/Customize...; в открывшемся окне Customize на вкладке Commands выбирается строка Edit; значки из списка Commands буксируются на панель инструментов. Для удаления значка с панели инструментов н ужно просто, находясь в этом режиме, отбуксировать его за ее п ределы.

Аналогично можно добавить кнопки, используемые при отладке, раскрыв список Run на вкладке Commands окна Customize. На рис. 1.1 к расположенным по умолчанию кнопкам на панели

инструментов добавлена кнопка перезагрузки программы (команда Run/program Reset, быстрые клавиши Ctrl+F2).