Программирование основных конструкций языка

Содержание 

 

Введение

 

     Турбо Паскаль появился на рынке программных продуктов в 1884 году и, несомненно, совершил революцию в программировании. До этого предпочтение отдавалось Бейсику - простому, дешевому и легко усвояемому. Паскаль же был аппаратно зависимым, дорогим и сложным в обращении. С появлением Турбо Паскаля положение в корне изменилось. Замечателен в Турбо Паскале не язык, который является лишь языком Паскаля, а программное окружение, в котором теперь можно использовать Паскаль и которое обеспечивает пользователю комфорт и высокую скорость работы. С успехом Турбо Паскаля на рынке программных продуктов связано также и развитие многочисленных пакетов, облегчающих применение Паскаля для самых разных целей.

     Концепция Паскаля была разработана Н. Виртом примерно в 1970 году и Паскаль быстро получил широкое распространение благодаря легкости его изучения, наглядности составленных на нем текстов программ.

     В середине 70-х годов была сделана  попытка разработать международный стандарт на Паскаль. В результате в 1982 году появился стандарт ИСО 7185. Здесь следует различать этап 0 и заключительный этап 1. В Германии стандарт был опубликован в 1983 году в качестве стандарта ДИН 66256 на немецком языке.

     После просуществовавшей сравнительно недолго и не получившей широкого распространения версии 1 в середине 1984 года появляется версия 2, распространение которой пошло стремительными темпами. К осени 1985 года появляется версия 3.0, отличающаяся от версии 2 следующими особенностями: компилятор и редактор стали работать существенно быстрее, появилась возможность передачи параметров в программу с помощи команды RUN, стал возможным вызов MS-DOS из программы, стала более удобной работа с файлами.

     С начала 1988 года начинает распространяться версия 4.0. Здесь Турбо Паскаль представлен в совершенно новой форме. Не только становится еще более быстрым компилятор, но и появляется совершенно новое программное окружение. Существенно то, что компилятор стал встроенным, так что появилась возможность разбиения программ на части, компилируемые по отдельности. Поскольку каждый такой модуль имеет собственный сегмент кодов, программы могут занимать и более 64 Кбайт. Осенью 1988 года появилась версия 5.0 с еще более развитым программным окружением.

     Фирма Borland / Inprise завершила линию продуктов Турбо Паскаль и перешла к выпуску системы визуальной разработки для Windows - Delphi. Несмотря на это, Турбо Паскаль сохраняет свое значение отличного языка для первого знакомства с миром "серьезного" программирования. Это связано как с его четкой логической структурой, так и с теми возможностями, которые позволяют использовать Турбо Паскаль для решения разнообразных задач. Среди них вычисления и обработка данных, компьютерная графика, работа со звуком, системно программирование. Турбо Паскаль позволяет применять приемы объектно-ориентированного программирования, которое стало одной из ведущих современных технологий программирования.

 

1. Основные символы

 

     Основные  символы языка - буквы, цифры и специальные символы - составляют его алфавит. Турбо паскаль включает следующий набор основных символов:

     26 латинских строчных и 26 латинских  прописных букв:

     A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

     a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

     2) _ подчеркивание

     3) 10 цифр:

     0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

     4) знаки операций:

     + - * / = <> < > <= >=: = @

     5) ограничители:

     ., ' () [] (.) { } (* *). .:;

     6) спецификаторы:

     ^ # $

     7) служебные (зарезервированные) слова: 

 

     Кроме перечисленных, в набор основных символов входит пробел. Пробелы нельзя использовать внутри сдвоенных символов и зарезервированных слов.

 

2. Этапы разработки программы

 

     В процессе создания любой программы, будь то небольшая учебная программа, предназначенная для демонстрации учителю информатики, или серьезный проект, над которым работают десятки программистов, можно выделить несколько этапов. Затраты труда и времени на их выполнение различны, различаются эти затраты и для различных программ. Некоторые из этапов могут быть опущены или пройдены "незаметно", однако анализ процесса разработки приводит к выводу о том, что почти всегда, явно или не явно, приходится проходить следующие этапы разработки программы:

     постановка  задачи;

     анализ, формальное описание задачи, выбор модели;

     выбор и разработка алгоритма решения  задачи;

     проектирование  общей структуры программы;

     кодирование;

     отладка и верификация программы;

     получение результата;

     публикация  или передача заказчику результата работы;

     сопровождение программы.

     Описание каждого из перечисленных этапов:

     Постановка  задачи выполняется заказчиком, в качестве которого может выступать внешняя организация, организация в которой работает программист, начальник программиста, преподаватель, сам программист. На этом этапе задача, которую необходимо решить посредством составления программы для компьютера, формулируется на естественном языке.

     Анализ  задачи включает определение входных и выходных данных, выявление возможных ограничений на их значения и обычно завершается формализованным описанием задачи, которое часто предполагает её математическую формулировку.

     Выбор и разработка алгоритма  и численного метода решения задачи имеют важнейшее значение для успешной работы над программой. Тщательно проработанный алгоритм решения задачи - необходимое условие эффективной работы по составлению программы.

     Проектирование  общей структуры  программы. На этом этапе происходит "архитектурная" проработка проекта. Определяются те части алгоритма, которые целесообразно оформить в виде подпрограмм, модулей. Определяется и способ хранения информации - в виде набора простых переменных, массивов или других структур.

     Кодирование - это запись алгоритма на языке программирования. Если алгоритм решения задачи, структура программы и структура данных тщательно продуманы и аккуратно записаны, затраты времени на кодирование уменьшаются, а вероятность ошибок на этом этапе снижаются.

     Отладка и верификация  программы представляют собой очень важную часть процесса разработки программы. Отладка заключается в устранении ошибок программирования, ошибок перевода алгоритма на язык программирования. Верификация - доказательство того, что программа работает "правильно", дает правильный результат.

     Получение результата - сравнить результаты наблюдений и результаты компьютера. Результат может отличаться от требуемого. В этом случае, возможно, придется изменить саму модель, сделав ее более реалистичной.

     Публикация  или передача заказчику  результата работы - момент рождения качественной программы. В научных исследования значение имеют результаты моделирования, которые публикуются в научных журналах. В нашем случае это сама программа, которая передается заказчику для дальнейшей эксплуатации или выкладывания на ftp - сервер для свободного распространения.

     Сопровождение программы - предполагают консультации заказчику по работе программы, устранение замеченных в процессе ее эксплуатации недостатков, обучение пользователей работе с программой.

 

3. Алгоритмы и алгоритмизация

 

     Алгоритмизация - составление пошагового описание процесса решения задачи.

     Алгоритм  - конечный набор правил, расположенных в логическом порядке, позволяющий исполнителю решать любую конкретную задачу из некоторого класса однотипных задач.

     Алгоритм  должен удовлетворять определенным требованиям. Принято выделять следующие семь:

     Наличие ввода исходных данных.

     Наличие вывода исходных данных.

     Однозначность.

     Общность  - алгоритм предназначен для решения некоторого класса задач.

     Корректность  - алгоритм должен давать правильное решение задачи.

     Конечность  - решение задачи должно быть получено за конечное число шагов.

     Эффективность - для решения задачи должны использоваться ограниченные ресурсы компьютера (процессорное время, объем оперативной памяти).

     Для разработки структуры программы удобнее пользоваться записью алгоритма в виде блок-схемы. Для изображения основных алгоритмических структур и блоков на блок-схемах используют специальные графические символы:

 

     

 
4. Структура программ на Паскале

 

     Программа на языке Паскаль состоит из заголовка, разделов описаний и раздела операторов.

     Program имя программы;

     Uses подключаемые модули;

     Блок  описания:

     Меток

     Констант

     Типов

     Переменных

     Процедур

     Функций

     Begin

     Тело  программы.

     Исполняемая часть.

     End.

     Строка  программы может иметь максимальную длину 127 символов. Если строка будет длиннее, ее часть, выходящая за пределы 127 символов, будет компилятором игнорироваться.

     Комментарии заключаются в фигурные скобки {……}.

 

5. Программирование основных конструкций языка

5.1 Паскаль

 

     Линейная  программа

     Простейшей алгоритмической структурой является линейная последовательность операций, которые выполняются по очереди и именно в том порядке, в котором они записаны. Линейные алгоритмы и линейные программы обычно предназначены для решения относительно простых задач, в которых не предусмотрен выбор из нескольких возможных альтернатив или циклических повторений каких-либо операций.

     Ветвления

     В Паскале имеются две реализации одной из основных алгоритмических  структур - ветвления. Это условный оператор и оператор выбора. Условный оператор имеет вид: