Элементы структурного программирования

Операторы ввода и вывода.

Рассмотрим организацию ввода и вывода данных с терминального устройства. Терминальное устройство - это устройство, с которым работает пользователь, обычно это экран (дисплей) и клавиатура.

Для ввода и вывода данных используются стандартные процедуры ввода и вывода Read и Write, оперирующие стандартными последовательными файлами INPUT и OUTPUT.

Эти файлы разбиваются на строки переменной длины, отделяемые друг от друга признаком конца строки. Конец строки задается нажатием клавиши ENTER.

Для ввода исходных данных используются операторы процедур ввода:

Read(A1,A2,...AK);

ReadLn(A1,A2,...AK);

ReadLn;

Первый из них реализует чтение К значений исходных данных и присваивание этих значений переменным А1, А2, ..., АК. Второй оператор реализует чтение К значений исходных данных, пропуск остальных значений до начала следующей строки, присваивание считанных значений переменным А1, А2, ..., АК. Третий оператор реализует пропуск строки исходных данных.

При вводе исходных данных происходит преобразование из внешней формы представления во внутреннюю, определяемую типом переменных. Переменные, образующие список ввода, могут принадлежать либо к целому, либо к действительному, либо к символьному типам. Чтение исходных данных логического типа в языке ПАСКАЛЬ недопустимо.

Операторы ввода при чтении значений переменных целого и действительного типа пропускает пробелы, предшествующие числу. В тоже время эти операторы не пропускают пробелов, предшествующих значениям символьных переменных, так как пробелы являются равноправными символами строк. Пример записи операторов ввода:

var rV, rS: Real;

iW, iJ: Integer;

chC, chD: Char;

................

Read(rV, rS, iW, iJ);

Read(chC, chD);

Значения исходных данных могут отделяться друг от друга пробелами и нажатием клавиш табуляции и Enter.

Для вывода результатов работы программы на экран используются операторы:

Write(A1,A2,...AK);

WriteLn(A1,A2,...AK);

WriteLn;

Первый из этих операторов реализует вывод значений переменных А1, А2, ..., АК в строку экрана. Второй оператор реализует вывод значений переменных А1, А2, ..., АК и переход к началу следующей строки. Третий оператор реализует пропуск строки и переход к началу следующей строки.

Переменные, составляющие список вывода, могут относиться к целому, действительному, символьному или булевскому типам. В качестве элемента списка вывода кроме имен переменных могут использоваться выражения и строки.

Вывод каждого значения в строку экрана происходит в соответствии с шириной поля вывода, определяемой конкретной реализацией языка.

Форма представления значений в поле вывода соответствует типу переменных и выражений: величины целого типа выводятся как целые десятичные числа, действительного типа - как действительные десятичные числа с десятичным порядком, символьного типа и строки - в виде символов, логического типа - в виде логических констант TRUE и FALSE.

Оператор вывода позволяет задать ширину поля вывода для каждого элемента списка вывода. В этом случае элемент списка вывода имеет вид А:К, где А - выражение или строка, К - выражение либо константа целого типа. Если выводимое значение занимает в поле вывода меньше позиций, чем К, то перед этим значением располагаются пробелы. Если выводимое значение не помещается в ширину поля К, то для этого значения будет отведено необходимое количество позиций. Для величин действительного типа элемент списка вывода может иметь вид А:К:М, где А - переменная или выражение действительного типа, К - ширина поля вывода, М - число цифр дробной части выводимого значения. К и М - выражения или константы целого типа. В этом случае действительные значения выводятся в форме десятичного числа с фиксированной точкой.

Пример записи операторов вывода:

. . . . . . . . . . . .

var rA, rB: Real; iP,iQ:Integer;

bR, bS: Boolean; chT, chV, chU, chW: Char;

. . . . . . . . . . . .

WriteLn(rA, rB:10:2);

WriteLn(iP, iQ:8);

WriteLn(bR, bS:8);

WriteLn(chT, chV, chU, chW);

Структура программы.

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

Заголовок программы содержит имя программы, например:

Program PRIM;

Описания могут включать в себя раздел подключаемых библиотек (модулей), раздел описания меток, раздел описания констант, раздел описания типов, раздел описания переменных, раздел описания процедур и функций.

Раздел описания модулей определяется служебным словом USES и содержит имена подключаемых модулей (библиотек) как входящих в состав системы TURBO PASCAL, так и написанных пользователем. Раздел описания модулей должен быть первым среди разделов описаний. Имена модулей отделяются друг от друга запятыми:

uses CRT, Graph;

Любой оператор в программе может быть помечен меткой. В качестве метки используются произвольные целые без знака, содержащие не более четырех цифр, либо имена. Метка ставится перед оператором и отделяется от него двоеточием. Все метки, используемые в программе, должны быть перечислены в разделе описания меток, например:

label 3, 471, 29, Quit;

Описание констант позволяет использовать имена как синонимы констант, их необходимо определить в разделе описаний констант:

const K= 1024; MAX= 16384;

В разделе описания переменных необходимо определить тип всех переменных, используемых в программе:

var P,Q,R: Integer;

A,B: Char;

F1,F2: Boolean;

Описание типов, процедур и функций будет рассмотрено ниже. Отдельные разделы описаний могут отсутствовать, но следует помнить, что в ПАСКАЛЬ - программе должны быть обязательно описаны все компоненты программы.

Раздел операторов представляет собой составной оператор, который содержит между служебными словами

begin.......end

последовательность операторов. Операторы отделяются друг от друга символом ;.

Текст программы заканчивается символом точка.

Кроме описаний и операторов ПАСКАЛЬ - программа может содержать комментарии, которые представляют собой произвольную последовательность символов, расположенную между открывающей скобкой комментариев { и закрывающей скобкой комментариев }.

Текст ПАСКАЛЬ - программы может содержать ключи компиляции, которые позволяют управлять режимом компиляции. Синтаксически ключи компиляции записываются как комментарии. Ключ компиляции содержит символ $ и букву-ключ с последующим знаком + (включить режим) или - (выключить режим). Например:

{$E+} - эмулировать математический сопроцессор;

{$F+} - формировать дальний тип вызова процедур и функций;

{$N+} - использовать математический сопроцессор;

{$R+} - проверять выход за границы диапазонов.

Некоторые ключи компиляции могут содержать параметр, например:

{$I имя файла} - включить в текст компилируемой программы названный файл.

Пример записи простой программы:

Program TRIANG;

var A, B, C, S, P: Real;

begin

Read(A,B,C);

WriteLn(A,B,C);

P:=(A+B+C)/2;

S:=Sqrt(P*(P-A)*(P-B)*(P-C));

WriteLn('S=',S:8:3)

end.

Битовая арифметика.

Битовая или поразрядная арифметика введена в TURBO PASCAL для обеспечения возможности работы с двоичными разрядами (битами). Операции битовой арифметики применимы только к целым типам.

Первая группа операций - логические операции not, and, or и xor.

Операция not является одноместной, она изменяет каждый бит целого числа на обратный.

Операции and, or и xor - двуместные, операнды этих операций – целые величины одинаковой длины. Операции выполняются попарно над всеми двоичными разрядами операндов.

Вторая группа операций - это операции сдвига влево shl и сдвига вправо shr:

I shl N

I shr N.

Эти операции сдвигают двоичную последовательность значения I влево или вправо на N двоичных разрядов. При этом биты, уходящие за пределы разрядной сетки, теряются, а освободившиеся двоичные разряды заполняются нулями. При сдвиге вправо отрицательных значений освободившиеся разряды заполняются единицами.

Оператор перехода.

Обычно операторы в программе выполняются в том порядке, в каком они записаны. Оператор перехода прерывает естественный порядок выполнения программы и указывает, что дальнейшее выполнение должно продолжаться, начиная с оператора, помеченного меткой, указанной в операторе перехода. Пример записи оператора перехода:

goto 218;

Элементы структурного программирования.

Структуризованная программа (или подпрограмма) - это программа, составленная из фиксированного множества базовых конструкций. Рассмотрим основные определения и способы образования этих конструкций в схемах алгоритмов.

Из операций, развилок и слияний строятся базовые конструкции: следование, ветвление, цикл. Применяя только эти три конструкции, можно реализовать алгоритм решения любой задачи.

Конструкция, представляющая собой последовательное выполнение двух или более операций, называется следованием.

Конструкция, состоящая из развилки, двух операций и слияния, называется ветвлением. Одна из операций может отсутствовать.

Конструкция, имеющая линии управления, ведущие к предыдущим операциям или развилкам, называется циклом.

Конструкции следование, ветвление и цикл можно представить как операции, так как они имеют единственный вход и единственный выход. Произвольную последовательность операций можно представить как одну операцию.

Операция может быть реализована любым оператором языка ПАСКАЛЬ (простым или составным), либо группой операторов, за исключением оператора перехода GOTO.

В языке ПАСКАЛЬ количество базовых конструкций увеличено до шести, это:

-следование;

-ветвление;

-цикл с предусловием;

-цикл с постусловием;

-цикл с параметром;

-вариант.

Далее рассмотрим, как эти базовые конструкции реализуются в языке ПАСКАЛЬ.

Условный оператор.

Условный оператор в короткой форме работает по правилу: если булевское выражение B истинно, то выполняется оператор ОР1, далее выполняется оператор, следующий за условным. Если булевское выражение B ложно, то будет выполняться оператор, следующий за этим условным оператором.

Цикл с предусловием.

Цикл с постусловием.

Цикл с параметром.