МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ГВУЗ «Национальный горный университет»

Алексеев А.М.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

по нормативной дисциплине “Программирование ” (Turbo Pascal 7.0)

Днепропетровск 2011

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ГВУЗ «Национальный горный университет»

Алексеев А.М.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

по нормативной дисциплине “Программирование ”

Направление подготовки – 0403 Системный анализ

Днепропетровск 2011

Содержание

Этапы подготовки задач для решения на ПЭВМ	6
Математическая формулировка задачи	6
Выбор метода вычислений	6
Разработка схемы алгоритма.	6
Составление программы на языке программирования.	7
Программное обеспечение ЭВМ	7
Алгоритмические языки.	7
Обработка текстов	7
Системы управления базами данных (СУБД)	8
Графические редакторы	8
Системы автоматизированного проектирования (САПР)	8
Операционные системы (ОС)	8
Драйверы	9
Программы-оболочки	9
Операционная система MS DOS	9
Основные составные части MS DOS	9
ОС Windows NT Workstation	11
Файлы и каталоги на дисках	12
Файловая система FAT	12
Файловая система NTFS	14
Интегрированная среда Турбо Паскаля 7.0	14
Информационные окна	15
Разработка программ в интегрированной среде.	16
Система меню ИС Тurbo Рascal	16
Меню работы с файлами (FILE)	17
Меню редактирования (EDIT)	18
Меню поиска информации (SEARCH)	18
Меню выполнения программы (RUN)	19
Меню компиляции (COMPILE)	20
Меню отладки (DEBUG)	20
Меню инструментальных средств (TOOLS)	21
Меню параметров среды (OPTIONS)	21
Структура программы	23
Алфавит языка	24
Типы данных	24
Целые типы	25
Логический тип BOOLEAN	25
Символьный тип CHAR	25
Перечисляемый тип	25
Тип-диапазон	26
Вещественные типы	26
Переменные	26
Константы	27
Стандартные функции	29
Арифметические функции	29
Функции преобразование типа	29
Функции для величин порядкового типа	29
Арифметические операции	30
Логические операции	30
Операции отношения	31
Операторы языка	32
Оператор присваивания	32
Оператор безусловного перехода GOTO	32
Пустой оператор	32
Составной оператор	32
Условный оператор IF	33
Оператор варианта CASE	34
Операторы цикла	35
Оператор цикла с постусловием REPEAT	35
Оператор цикла с предусловием WHILE	36
Оператор цикла с параметром FOR	36
Сложные типы языка Паскаль	38
Массивы	38
Символьные массивы	39
Строка типа STRING	40
Записи	41
Множества	43
Файлы	44
20.6.1. Доступ к файлам	44
20.6.2. Логические устройства	45
20.6.3. Процедура открытия файлов	46
20.6.4. Процедуры и функции для работы с файлами	46
20.6.5. Типизированные файлы	46
20.6.6. Процедуры и функции для работы с файлами	48
20.6.7. Нетипизированные файлы	48
20.6.8. Текстовые файлы	49
Процедуры и функции	49
Процедуры	50
Функции	50
Параметры формальные и фактические	50
Параметры-значения	51
Параметры-переменные	51
Параметры-константы.	53
Параметры-процедуры и параметры-функции.	53
Параметры без типа.	55
Модули пользователя.	55
22.1. Структура модуля пользователя	55
22.1.1. Заголовок модуля	56
22.1.2. Интерфейс модуля	56
22.1.3. Исполнительная часть модуля	56
22.1.4. Cекция инициализации	57
22.2. Использование модулей	58
Оверлей	59
Статические и динамические переменные	62
Доступ к переменной по указателю	64
Создание и уничтожение динамических переменных	64
Установка размеров динамической памяти	68
Совместимость и преобразование ссылочных типов	69
Бестиповые указатели	69
Связные списки	70
Модуль GRAPH	73
Файлы BGI и содержание модуля Graph	73
Инициализация и закрытие графического режима	74
Обработка ошибок инициализации	75
Классификация и анализ графических режимов	77
Диапазоны графических режимов	77
Очистка экрана и переключение режимов	77
Управление режимом вывода образцов на экран	78
Системы координат и текущий указатель	78
Рисование графических примитивов и фигур. Линии и их cтили	79
Коэффициент сжатия изображения	80
Окружности, эллипсы, дуги	81
Построение прямоугольников и ломаных	83
Управление цветами и шаблонами заливки	84
Заливка областей изображений	84
Объектно-ориентированное программирование	86
Объекты. Основные понятия	86
Наследование и переопределение	89
Виртуальные методы	93
Конструкторы и деструкторы. Динамические объекты	97

1. Этапы подготовки задач для решения на пэвм

Процесс подготовка задачи к решению на ПЭВМ включает в себя следующие основные этапы:

- математическая формулировка задачи;

- выбор метода вычислений;

- алгоритмизация задачи;

- составление программы на языке программирования.

1.1. Математическая формулировка задачи. На этом этапе словесные формулировки инженерной задачи описываются в виде уравнений, последовательности формул, ограничений. В результате инженерная задача приобретает вид формализованной математической задачи.

1.2. Выбор метода вычислений. Выбор связан с тем фактом, что для большинства задач на практике точные методы решения неизвестны или дают громоздкие формулы. Для решения этих задач используют численные методы, разработка которых относится к разделу вычислительной математики. Численные методы обеспечивают решение широкого круга задач с заданной точностью. Выбор того или иного метода определяется требованиями, предъявляемыми формулировкой задачи, и возможностями реализации метода на конкретной ПЭВМ (точностью решения, быстротой получения результата).

1.3. Разработка схемы алгоритма. Процесс подготовки задачи к решению на ПЭВМ предполагает полное, точное и однозначное описание вычислительных процессов или любой иной последовательности действий, выполняемых ЭВМ.

Алгоритм - это точное предписание о последовательности выполнения в определенном порядке некоторых действий над данными для получения результата в требуемой форме. Алгоритм обладает рядом эмпирических свойств, к числу которых относятся:

- определенность, то есть однозначность и понятность всех составляющих алгоритм указаний;

- массовость, то есть пригодность алгоритма для решения всех однотипных задач;

- результативность, то есть возможность получения искомого результата после конечного числа операций;

- дискретность, то есть возможность разбиения процесса на элементарные операции, которые способны выполнить, например, человек или ЭВМ.

Алгоритм, можно представить в различной форме: текстовой (словесной), графической, в терминах алгоритмического языка и т.д. Наиболее удобна для восприятия графическая форма в виде схем алгоритмов. Схема алгоритма до этапа программирования позволяет убедиться в правильности логики разрабатываемого алгоритма.

4. Составление программы на языке программирования. Непосредственное программирование задачи на выбранном алгоритмическом языке, включает использование языковых конструкций и типов данных.

Алгоритм, записанный по правилам языка программирования, является исходной программой.

2. Программное обеспечение эвм

2.1.Алгоритмические языки.

Практический выбор языка программирования для ПЭВМ чаще всего определяется исходя из приобретенного опыта работы на том или ином языке, перспектив его использования, имеющейся системы программирования, сложности поставленной задачи.

Основные языки высокого уровня для ПЭВМ: Бейсик, С++, Фортран, Паскаль, Лисп, Пролог.

Бейсик. Причина широкого распространения этого языка прежде всего в том, что Бейсик прост в освоении и эксплуатации. Диалект языка Microsoft Visual Basic позволяет легко создавать относительно простые Windows - приложения.

С++. Этот язык достаточно сложен и используется программистами-профессионалами. В настоящее время на С++ разрабатывается большинство крупных программных систем для ПЭВМ. Широкое распространение получил диалект языка Microsoft Visual C++.

Паскаль. Паскаль - классический язык программирования. Наряду с Бейсиком считается учебным языком и принят во многих учебных заведениях как базовый.

Фортран. В своих версиях для ПЭВМ используется для решения инженерных и научных задач. Имеет обширную библиотеку стандартных программ.

Лисп и Пролог. Непроцедурные (описательные) языки популярны в системах использующих достижения искусственного интеллекта.

2.2. Обработка текстов

Редактирование текстов должно иметь функции, ориентированные на подготовку и обработку документов. Пакеты обработки текстов и редакторы текстов являются одним из основных, обязательных средств, которые должен освоить каждый пользователь ПЭВМ (например, Microsoft Word).

2.3. Системы управления базами данных (СУБД)

При проектировании различного рода систем, обрабатывающих большие объемы сложноорганизованной информации, широко используются СУБД. Они обеспечивают ввод, поиск, сортировку записей, составление отчетов и т.д. Примерами, используемых в настоящее время СУБД, являются FoxPro, Access, Oracle.

2.4. Графические редакторы

С помощью графических редакторов можно создавать рисунки и новые символы, изменять форму и цвет объектов, перемещать их, включать рисунки в текст и распечатывать их на принтере. Большинство редакторов обрабатывают изображения, полученные с помощью сканеров. Примеры графических редакторов Paint, Corel Draw.

2.5. Системы автоматизированного проектирования (САПР)

САПР осуществляют черчение и конструирование различных механизмов, электрических схем и т.д. с помощью компьютера. Пример САПР - AutoCad.

2.6. Операционные системы (ОС)

ОС - одна из главных составных частей программного обеспечения ПЭВМ. Они загружаются в память ПЭВМ при включении электропитания. Для ПЭВМ типа IBM PC чаще всего используют ОС MS DOS и WINDOWS фирмы Microsoft. ОС образует самый нижний уровень информационной оболочки аппаратных средств ПЭВМ. ОС выполняет две главные функции:

1. поддерживает работу всех прикладных и системных программ, обеспечивая их взаимодействие с аппаратурой;

2. дает пользователям возможность осуществлять общее управление ПЭВМ.

Первая задача ОС состоит в том, что, кроме взаимодействия программ с внешними устройствами, она обеспечивает взаимодействие внешних устройств друг с другом, распределяет оперативную память, выявляет различные события, которые возникают в процессе работы, и реагирует на них (например, при ошибочных ситуациях). Для общего управления ПЭВМ используется командный язык, с помощью которого оператор может выполнять такие операции, как разметка дисков, копирование файлов, распечатка каталогов на экране дисплея, запуск любых программ, установка режимов работы дисплея и внешних устройств.

В различных моделях ПЭВМ применяется ОС с разными архитектурой и возможностями. Но обычно ядро ОС дополняется набором (транзитных) сервисных программ соответствующего назначения. С помощью этих программ осуществляется начальная разметка дисков, установка параметров внешних устройств, тестирование ОС и других компонент ПЭВМ, выдача информации на печать, стыковка с большими ЭВМ или локальной сетью и т.д. Таким образом, ОС дополняет аппаратные средства, являясь неотъемлемой частью ПЭВМ.

2.7. Драйверы

Они расширяют возможности ОС по управлению устройствами ввода-вывода (клавиатурой, накопителем на жестком магнитном диске, мышью и т.д.). Драйверы позволяют подключать к ПЭВМ новые устройства или нестандартно использовать имеющиеся устройств.

2.8. Программы-оболочки

Эти программы обеспечивают удобный и наглядный способ общения с ПЭВМ. Например, Norton Commander, Far.

3. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS DOS.

Семейство MS DOS появилось в 1981 году, одновременно с ПЭВМ IBM PC. MS DOS приобрела статус фактического стандарта. OC MS DOS обеспечивает возможности организации многоуровневых каталогов, подключение пользователем дополнительных драйверов внешних устройств; имеет достаточно развитый командный язык и выполнение фоновых задач одновременно с диалоговым режимом.

1. Основные составные части MS DOS.

Базовая система ввода/вывода (BIOS) встроена в ПЗУ ПЭВМ. Ее назначение состоит в выполнении простых и универсальных услуг ОС, связанных с операциями ввода/вывода. BIOS содержит тест функционирования ПЭВМ, проверяющий работу памяти и устройств ПЭВМ, и программу вызова загрузчика ОС.

Загрузчик ОС - это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с ОС MS DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух моделей ОС, завершающих процесс загрузки DOS.

На жестком магнитном диске загрузчик ОС состоит из двух частей. Это связано с тем, что жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (логических дисков). Первая часть загрузчика находится в первом секторе жесткого диска. Она выбирает, с какого из разделов жесткого диска следует продолжать загрузку. Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого раздела, она считывает в память модули DOS и передает им управление. Загрузчиком ОС в память ПЭВМ загружаются и остаются в памяти постоянно дисковые файлы IO.SYS и MS DOS.SYS. Файл IO.SYS представляет дополнение к BIOS в ПЗУ. Файл MS DOS.SYS реализует основные услуги DOS.

Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем. Он находится в дисковом файле COMMAND.COM на диске, с которого загружается ОС. Некоторые команды пользователя (type, dir, copy) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд командный процессор ищет на диске программу с соответствующим именем, и, если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд. Внешние команды DOS – программы, поставляемые вместе с ОС в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, например, форматирование дискет, проверку дисков и т.д.

Драйверы устройств дополняют систему ввода/вывода DOS. Драйверы загружаются в память ПЭВМ при загрузке ОС. Их имена указываются в файле CONFIG.SYS. Такая схема облегчает добавление новых устройств и позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS.

Начальная загрузка MS DOS выполняется автоматически в следующих случаях:

- при включении электропитания;

- при нажатии клавиши «Reset»;

- при одновременном нажатии клавиш CTRL+ALT+DEL на клавиатуре.

В начале загрузки работают программы проверки оборудования, находящиеся в ПЗУ. Если они находят ошибку, то выводят код ошибки на экран. Если ошибка не критическая, то пользователю предоставляется возможность продолжения процесса загрузки (нажать F1). Если же ошибка критическая, то процесс загрузки прекращается.

После окончания работы программ тестирования оборудования программа начальной загрузки пытается прочесть с дискеты, установленной на дисководе А, программу-загрузчик ОС. Если на дисководе А нет дискеты, то загрузка ОС будет производиться с жесткого диска. После того, как с диска, с которого загружается ОС, прочитана программа-загрузчик ОС, эта программа считывает в память ПЭВМ модули ОС (IO.SYS и MS DOS.SYS) и передает им управление. Далее с того же диска читается файл конфигурации системы CONFIG.SYS и в соответствии с указателями, содержащимися в файле CONFIG.SYS, загружаются драйверы устройств и устанавливаются параметры ОС. Если файл CONFIG.SYS отсутствует, все параметры устанавливаются по умолчанию. После этого с диска читается командный процессор (COMMAND.COM) и ему передается управление. Командный процессор выполняет командный файл AUTOEXEC.BAT, если этот файл имеется в корневом каталоге диска. В файле AUTOEXEC.BAT указывают команды и программы, выполняемые при каждом запуске ПЭВМ. Если AUTOEXEC.BAT не найден в корневом каталоге, то DOS запрашивает у пользователя текущую дату и время. После выполнения AUTOEXEC.BAT процесс загрузки ОС заканчивается. DOS выдает приглашение, показывая, что готов к работе.

4. ОС WINDOWS NT WORKSTATION

Windows NT - это 32-разрядная многозадачная, многопоточная ОС. Есть две версии Windows NT - NT Workstation и NT Server.

NT Workstation разработана для выполнения операций, ориентированных на клиента: создание программного обеспечения, обработка данных в масштабе реального времени и т.д.

NT Server - это сетевая ОС, которая может работать в многосетевой среде.

Windows NT может работать на ПЭВМ, где установлена другая ОС (DOS, Windows95), что позволяет использовать многовариантную загрузку ОС. Windows NT поддерживает совместимость с различными файловыми системами.

При запуске ПЭВМ с ОС NT Workstation происходят следующие события:

1. При включении ПЭВМ выполняется диагностирование системы POST (Power-On Self Test). Затем процедуры BIOS инициализируют прерывания, память, аппаратные средства ПЭВМ. Далее BIOS проверяет загрузочную запись загрузочного диска и определяет, как запустить ОС ПЭВМ. В процессе запуска на экране появляется информация, включая версию ОС и информацию об авторских правах на BIOS, сведения о наличии памяти. На экране появляется меню для выбора ОС.

2. После того как выбрана ОС, Windows NT проинформирует вас, что программа NTDETECT.COM приступила к проверке аппаратных средств - видеоадаптера, портов.

3. После того как Windows NT выполнит проверку системы, имеется возможность запустить Windows NT в той конфигурации, которая была использована при последнем запуске системы.

4. Если не использована предыдущая конфигурация, то предоставляется возможность выбрать одну из возможных конфигураций. Если не выбран ни один из пунктов Hardware Profile, то будет установлена конфигурация по умолчанию.

5. При завершении запуска системы появляется логотип Windows NT. После его появления можно зарегистрироваться в системе.