Файл: Основы программирования на языке Paskal.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Несколько слов об истории языка Паскаль стал «наследником» Алгола. Алгоритмический язык Алгол был разработан в 1950-60-х годах. Его разработчиком был швейцарский ученый Николаус Вирт, собиравшийся использовать этот язык для обучения своих студентов методом разработки компиляторов. Время рождения языка Паскаль - начало 70-х годов. По сравнению с Алголом Паскаль проще и яснее. У него намного лучше возможности обработки данных и имеются встроенные процедуры ввода-вывода, которых не было в Алголе. Турбо Паскаль фирмы Borland является расширением стандарта языка и содержит, кроме того, интегрированную среду, намного ускоряющие и облегчающий процесс разработки программ. Этот программный продукт прошел 6 версий, прежде чем появился Турбо Паскаль 7.0. [2].

На нынешнем этапе развития общества и информатизации общественных институтов наиболее актуальной и востребованной становится задача подготовки специалистов высокого уровня. Данные приоритеты обозначены в послании Президента РК “Новый Казахстан в новом мире” и конкретизированы и государственный программе развития образования в Республике Казахстан на 2005-2010г. [1].

Запуск программы. Будем считать, что компьютер для работы с Турбо Паскаль настроен так, как это сказано в приложении. Для начала работы с Турбо Паскаль удобнее всего поступить следующим образом:

Запустить Norton Commander;

Зайти в каталог, в котором планируется сохранять файлы с исходными текстами программы, а также вспомогательные файлы вашей программы;

Вызвать горячее меню Norton Commander (нажав клавишу F2);

Выбрать строку "Turbo Pascal 7.0";

Если окно редактирования не открылось, то открыть его через пункт меню "File" (нажать Alt+F, выбрать New). Если у вас уже есть некоторый файл с исходным текстом программы (файл с расширением pas), с которым вы хотите продолжить работу, то достаточно навести на него указатель Norton Commander и нажать Enter. В этом случае запустится Turbo Pascal и сразу откроется текст выбранной вами программы.

Окно среды разработчика. Основной экран интегрированной среды разработчика Turbo Pascal 7.0

По функциональному назначению выделяется три области экрана:

1) Строка меню

2) Рабочая область

3) Строка состояния

Строка меню активизируется нажатием клавиши F10. В меню содержатся следующие разделы:

File. Позволяет выполнять все основные действия с файлами (создание, открытие, сохранение).

Edit. Позволяет выполнять все основные операции редактирования текста (копирование, вставка, удаление фрагментов, отмена последних изменений).

---

Search. Позволяет осуществлять поиск и замену фрагментов текста.

Run. Позволяет запускать программу, в том числе в пошаговом режиме.

Compile. Позволяет осуществлять компиляцию программы.

Debug. Содержит команды, облегчающие процесс поиска ошибок в программе.

Tools. Содержит некоторые дополнительные средства Турбо Паскаль.

Options. Позволяет установить необходимые для работы параметры компилятора и среды разработчика.

Window. Позволяет выполнять все основные операции с окнами (открывать, закрывать, перемещать, изменять размер).

Help. Позволяет получить имеющуюся в системе справочную информацию.

Все пункты меню доступны через горячие клавиши. Для этого надо нажать клавишу Alt и ту букву, которая выделена красным цветом в названии пункта меню. Меню также позволяет работать с мышью. В рабочей области имеется возможность открывать различные окна программы - окна редактируемого текста, окна помощи, отладки и настройки. В вышеприведенном примере открыто только одно окно - окно текста программы. В заголовке окна написано имя файла - исходного текста программы. Строка состояния демонстрирует некоторые доступные и важные в данный момент операции и соответствующие им комбинации клавиш.

Основные команды и горячие клавиши. Ниже приведены основные команды среды разработчика Турбо Паскаль и соответствующие им горячие клавиши. Более полный перечень горячих клавиш вы можете найти в приложении.

Ctrl+F9 - запуск программы

Alt+F5 - просмотр пользовательского экрана

F2 - сохранение программы

F3 - открытие сохраненной программы

Alt+F3 - закрытие активного окна

Alt+X - выход из Турбо Паскаль

F1 - контекстная помощь

Ctrl+F1 - справка об операторе, на котором установлен курсор

Alt+Backspace - отмена последнего изменения

Ctrl+Y - удаление строки

Shift+стрелки - выделение блока текста

Ctrl+Insert - копирование выделенного блока в буфер

Shift+Insert - вставка из буфера [4].

1. ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ ПАСКАЛЬ

Структура программирования на языке Паскаль

Прежде всего, следует напомнить, что изучение языка программирования представляет собой знакомство с формальными правилами записи алгоритмов для их последующего выполнения компьютером. Формальность сия проистекает из самих принципов, заложенных в архитектуру вычислительных устройств и жесткости математической логики. Поэтому, постарайтесь воспринять все довольно строгие правила как неизбежность, настроить себя на серьезную, скрупулезную, порой сложную работу. Однако не стоит бояться, расстраиваться и сетовать на судьбу: немного аккуратности, внимания, знания предыдущего материала - и вы уже программист [4].

---

Сейчас наиболее широко используются традиционные языки. В их число входят FORTRAN, Pascal, C/C++, Ada, Java и т. п. Это совокупность традиционных языков создает ошибочное впечатление о том, что на всех языках программирования почти одинаково [3].

Основные понятия. Как и любой алгоритм, являющийся, как вы помните, последовательностью инструкций, программа на языке Паскаль состоит из команд (операторов), записанных в определенном порядке и формате. Команды позволяют получать, сохранять и обрабатывать данные различных типов (например, целые числа, символы, строки символов, т.д.). Однако кроме команд в записи программы участвуют еще так называемые "служебные слова". Это и есть элементы формальности, организующие структуру программы. Их не так много, но их значение трудно переоценить. Служебные слова можно использовать только по своему прямому назначению. Переопределять их не разрешается. Вам уже известно, что основное назначение компьютера - облегчить человеку работу с большими объемами информации, поэтому подавляющее большинство программ построено по одному, довольно простому принципу: получение данных из внешнего мира (ввод), обработка их по соответствующему алгоритму, хранение необходимой информации и вывод во внешний (по отношению к компьютеру) мир полученных результатов [4].

С возникновением языков высокого уровня появилась возможность проектирования больших программных систем. Программирование из искусства комбинирования машинных команд, секретами которого владели избранные, превратилось в индустрию производства программного оборудования ЭВМ. К началу 70-х годов затраты на производство программ превысили затраты на производство аппаратуры. Поэтому проблема разработки эффективных и надежных программных систем стала центральной задачей информатики. Использование языков высокого уровня сняло лишь часть проблем (таких, например, как проблема распределения вычислительных ресурсов), породив одновременно новые проблемы (например, в связи с неэффективностью машинного кода, генерируемого транслятором по сравнению с кодом "ручной работы", возникла задача оптимизации). Исследования этих проблем привели, в частности, к формированию научно-обоснованного стиля программирования - структурного программирования. Структурное программирование - это технология проектирования программ, базирующаяся на строгом определении средств языка и методов их использования. К средствам языка относятся стандартные типы данных и операторы управления вычислениями. Совокупность данных, определенных в программе как переменные и константы, называется структурой данных этой программы. Правильное построение структуры данных программы играет такую же важную роль для ее эффективности, как и правильное построение структуры управления. Именно взаимодействие этих двух аспектов определяет программу. Теория структур данных подобна теории структур управления. Именно, существуют основные (стандартные) структуры, каждая из которых определяет один из способов объединения данных в структуру. Данные простых типов при этом играют роль кирпичиков, из которых строится все здание. Структуры данных в языке Pascal, пожалуй, наиболее естественным образом отражают идеологию структурного программирования.

---

Простые данные: целые числа, вещественные числа, символы, логические значения, данные - имена. Способы структурирования данных: массивы, записи, файлы, множества, ссылки.

Например, определения типов

Word = Array [1..20] of Char;= Record: Word;: Integer;= array [1..n] of Man;

Необходимо понимать, что связь "данные - управление" состоит не только и не столько в похожести правил их построения, сколько в ориентации структур управления на обработку структур данных. Оператор присваивания использует данные простых типов. Логические данные применяют для определения условий. Скалярные типы, определяемые программистом, используют для описания данных-индексов в массивах и селектора варианта в операторе выбора. Для обработки массивов удобно пользоваться оператором цикла с параметром, а для обработки файлов - операторами While и Repeat. Записи с вариантами естественно обрабатывать операторами варианта. Ссылочные (динамические) структуры естественным образом обрабатываются рекурсивно [5].

1.2 Типы данных

Данные, с которыми работает программа, хранятся в оперативной памяти. Естественно, что необходимо точно знать, сколько места они занимают, как именно закодированы и какие действия с ними можно выполнять. Все это задается при описании данных с помощью типа. Тип данных однозначно определяет: внутреннее представление данных, а, следовательно, и диапазон их возможных значений; допустимые действия над данными (операции и функции).

Например, целые и вещественные числа, даже если они занимают одинаковый объем памяти, имеют совершенно разный диапазон возможных значений; целые числа можно умножать друг на друга, а, к примеру, символы - нельзя. Каждое выражение в программе имеет определенный тип:

Стандартные типы:

логические

целые

вещественные

символьный

строковый

адресный

файловые

Типы, определяемые программистом:

Простые:

перечисляемый

интервальный

адресные

Составные:

массивы

строки

записи

множества

файлы

процедурные типы

объекты

Стандартные типы не требуют предварительного определения. Для каждого типа существует ключевое слово, которое используется при описании переменных, констант и т. д. Если же программист определяет собственный тип данных, он описывает его характеристики и сам дает ему имя, которое затем применяется точно так же, как имена стандартных типов.

Логические типы. Основной логический тип данных Паскаля называется boolean. Величины этого типа занимают в памяти 1 байт и могут принимать всего два значения: true (истина) или false (ложь). Внутреннее представление значения false - 0 (нуль), значения true - 1.

---

К величинам логического типа применяются логические операции and, or, xor и not. Они описаны ниже. Для наглядности вместо значения false используется 0, а вместо true - 1.

Таблица 1

a	b	a and b	a or b	a xor b	not a
0	0	0	0	0	1
0	1	0	1	1	1
1	0	0	1	1	0
1	1	1	1	0	0

Операция and - "логическое ‘И’", логическое умножение. Операция or - "логическое ‘ИЛИ’", логическое сложение. Операция xor - так называемое исключающее ‘ИЛИ’, или операция неравнозначности. Логическое отрицание not является унарной операцией. Кроме этого, величины логического типа можно сравнивать между собой с помощью операций отношения, перечисленных в таблице:

Таблица 2

Операция	Знак операции
больше	>
больше или равно	>=
меньше	<
меньше или равно	<=
равно	=
не равно	<>

Результат этих операций имеет логический тип.

Целые типы. Целые числа представляются в компьютере в двоичной системе счисления. В Паскале определено несколько целых типов данных, отличающихся длиной и наличием знака:

Таблица 3

Тип	Название	Размер	Знак	Диапазон
integer	целое	2 байта	есть	-32768..32767(-215..215-1)
shortint	короткое целое	1 байта	есть	-128..127(-27..27-1)
byte	байт	1 байта	Нет	0..255(0..28-1)
word	слово	2 байта	Нет	0..65535(0..216-1)
lonight	длинное целое	4 байта	есть	-2147483648..2147483647(-231..231-1)

Операции. С целыми величинами можно выполнять арифметические операции, перечисленные ниже. Результат их выполнения всегда целый (при делении дробная часть отбрасывается).

Таблица 4

Операции	Знак операции
сложение	+
вычитание	-
умножение	*
деление	div
остаток от деления	mod

---