Файл: Основы программирования на языке Pascal (Особенности изучения основ программирования).pdf

Структурированные операторы:

1. Условный оператор. Реализует алгоритмическую конструкцию развилка и изменяет порядок выполнения операторов в зависимости от истинности или ложности некоторого условия. Имеет 2 формы записи: полную и краткую. Формат записи (полная): If <условие> then <оператор 1> else <оператор 2>. Формат записи (краткая): If <условие> then <оператор>.
2. Оператор множественного выбора – Case, обеспечивает организацию разветвлений путём выбора одного из нескольких операторов. Формат записи:

Case <параметр выбора> of

c1:=<оператор1>;

c2:=<оператор2>;

c3:=<оператор3>;

…………………

cn:=<операторn>;

else <оператор> end;

1. Операторы цикла. В ABC Паскале имеется 3 вида операторов цикла: с параметром, с предварительным условием, с последующим условием [13].

Вычислительный процесс с многократным повторением однотипных вычислений для различных значений обрабатываемых величин (переменных) называет - циклическим. Цикл – повторяемая последовательность действий. Операторы цикла задают повторение некоторых действий до тех пор, пока определённое условие остаётся истинным. Операторы цикла имеют заголовок и тело. В заголовке записано условие продолжения или завершения, а в теле – оператор (операторы), выполнение которого повторяется. Количество повторений цикла может быть заранее заданным или определяться во время выполнения цикла с помощью условия продолжения или завершения [11]. Для организации циклов необходимо предусмотреть: 1. задание начальных значений переменным цикла перед первым его выполнением; 2. действия, повторяемые в цикле для различных значений переменных цикла (тело цикла); 3. изменение (модификацию) переменных цикла перед каждым новым его повторением; 4. проверку условия продолжения работы цикла и переход на начало тела цикла или окончание работы цикла и выход из него. Вход в цикл возможен только через его начало. Различают циклы с заданным и заранее, неизвестным числом повторений. Если заранее известно количество необходимых повторений, то цикл называется арифметическим. Если же количество повторений заранее неизвестно, то говорят об итерационном цикле [8]. В Паскале имеется три вида операторов цикла: 1. оператор цикла с параметром; 2. оператор цикла с предварительным условием; 3. оператор цикла с последующим условием. Таким образом, язык программирования Pascal является средством: - для привлечения практической пользы из общения с ЭВМ; - записи обдумывания и понимания алгоритмов, средство общения в информатике; - объект изучения, расширяющий знания учащегося в области инструментария информатики. К важнейшим достоинствам пакета Pascal относится соответствие стандартному Паскалю, быстрая компиляция программ, объединение компилятора с текстовым редактором, предупреждение об ошибках на уровне исходной программы, обширная библиотека подпрограмм и полезные расширения, упрощающие программирование. Начинающему программисту целесообразно начинать изучение языка и среды именно с этого пакета [23]. Название "Pascal" относится к интерактивной системе программирования, состоящей из компилятора языка и объединенного с ним экранного редактора. Интерактивность системы проявляется в основном в удобстве редактирования и обработки ошибок, обнаруженных в исходных текстах программ. Запуск программ в этой системе происходит на уровне исходных текстов. Высокая скорость компиляции приводит к тому, что переход от исходного текста к исполняемой программе происходит очень быстро. Это значительно сокращает цикл трансформации программ от редактирования к компиляции и исполнению программ. Система Pascal включает в себя как язык программирования, так и инструментальную среду, предназначенную для написания, отладки и исполнения программ. Язык характеризуется расширенными возможностями по сравнению со стандартом языка Паскаль и хорошо развитой библиотекой модулей, позволяющих использовать возможности операционной системы, формировать графическое изображение и т.д. Инструментальная среда программирования позволяет создавать тексты программ, компилировать их, находить ошибки и оперативно их исправлять, тестировать и выполнять отлаженную программу. Среда включает также большой объем справочной информации [19].

2. Особенности использования циклов в языке программирования Pascal.

2.1. Этапы решения задач с использованием циклов.

При решении задач на языке программирования Pascal можно выделить несколько этапов, соблюдение которых приводит к конечному результату (программа для решения поставленной задачи): Анализ условия задачи. Прежде чем приступить к решению задачи с учащимися необходимо вначале проанализировать текст задания, определить исходные, промежуточные и конечные данные, продумать необходимость наличия промежуточных величин. В профессиональном программировании данный этап называют спецификацией – один из важнейших этапов, на котором подробно описывается исходная информация, формулируются требования к результату, поведение программы в особых случаях (например, при вводе неверных данных), разрабатываются диалоговые окна, обеспечивающие взаимодействие пользователя и программы [20]. Чаще всего анализ условия задачи проводится в форме фронтального устного опроса. Разработка словесного алгоритма (математической модели). Задание легче решить, используя его словесный алгоритм (математическую модель). Имея готовую словесную модель решения поставленной задачи можно разработать её графическое представление в виде блок-схемы. Графическое изображение решения задачи (блок-схема). Когда совместно с учениками разработан словесный алгоритм (математическая модель) следует переходить к построению графического изображения алгоритма – блок-схемы. Схема алгоритма представляет собой систему связанных геометрических фигур. Каждая фигура обозначает один этап процесса решения задачи и называется блоком. Порядок выполнения этапов указывается стрелками, соединяющими блоки. В схеме блоки стараются размещать сверху вниз, в порядке их выполнения [18]. Для наглядности операции различного вида обозначаются в схеме различными геометрическими фигурами, вот основные из них основные: Обозначение блока Пояснение

Вычислительное действие

( операция присваивания)

Проверка условия

(условный переход)

Начало, конец

Ввод исходных данных Вывод результатов Каждый элемент блок-схемы достаточно просто переложить на язык программирования. Разработка программного кода, трассировка программного кода. На этом этапе с помощью ранее составленных моделей решения задачи записывается программный код в соответствии с синтаксисом языка программирования. При необходимости можно провести ручную трассировку программы. Если задача может быть решена несколькими способами и, следовательно, возможны различные варианты записи алгоритма решения, то ученикам необходимо сообщить, что используя некоторый критерий, например, скорость решения алгоритма, выбирает наиболее подходящее решение [16]. Набор программы в среде программирования. После написания программного кода его необходимо перенести в редактор программного кода (поле ввода программного кода) среды программирования. В результате получается исходная программа. Отладка и компиляция. Отладка – это процесс поиска и устранения ошибок. Ошибки в программе разделяют на две группы: синтаксические (ошибки в тексте) и алгоритмические. На этом этапе компилятором языка программирования происходит автоматическая проверка программного кода: на наличие синтаксических ошибок, недостаточность объявленных данных, конфликтность программных модулей и т. д. Этап отладки можно считать законченным, если программа правильно работает на одном - двух наборах входных данных.

Задачу преобразования исходной программы в машинный код выполняет специальная программа – компилятор [8]. Следует отметить, что генерация исполняемой программы происходит только в том случае, если в тексте исходной программы нет синтаксических ошибок. Генерация машинного кода компилятором свидетельствует лишь о том, что в тексте программы нет синтаксических ошибок. Убедиться, что программа работает правильно можно только в процессе ее тестирования – пробных запусках программы и анализе полученных результатов. Например, если в программе вычисления корней квадратного уравнения допущена ошибка в выражении (формуле) вычисления дискриминанта, то, даже если это выражение будет синтаксически верно, программа выдаст неверные значения корней. Запуск программы на исполнение. На этом этапе учащиеся получают предполагаемый результат с использованием запуска программного кода в среде программирования [12]. Таким образом, при решении задач ученики должны понимать назначение каждого этапа разработки программного кода и четко соблюдать их.

2.2. Методические рекомендации по решению задач с использованием цикла с параметром

В языке Pascal, как и в большинстве языков программирования, существует три типа циклических конструкций.

Рисунок 4. Типы циклических конструкций

Любой цикл состоит из тела и заголовка. Тело цикла — это набор повторяющихся операторов, а условие — это логическое выражение, в зависимости от результата которого и происходит повторное выполнение цикла [21]. Оператор цикла с параметром (перечислением) организует выполнение одного оператора (простого или составного) заранее известное число раз или когда необходимо использовать в теле цикла информацию о номере очередной итерации [25]. Существует две формы записи этого цикла: Первая форма for <счетчик1> := <значение1> to <конечное_значение> do <оператор1>; После каждой итерации значение <счетчик1> будет увеличиваться на 1. <значение1> — это начальное значение счетчика. Это может быть переменная или число. <конечное_значение>: как только значение <счетчик1> станет больше <конечное_значение>, выполнение цикла прекратится. Если требуется написать несколько операторов в теле цикла, используем begin и end. И <счетчик1>, и <конечное_значение>, и <значение1> - переменные целого типа [9]. Чаще всего в качестве счетчика используется переменная i. Вторая форма for <счетчик2> := <значение2> downto <конечное_значение> do <оператор1>; После каждой итерации значение <счетчик2> будет уменьшатся на 1. <значение2> — это начальное значение счетчика.
<конечное_значение> : как только значение <счетчик2> станет меньше <конечное_значение>, выполнение цикла прекратится. Два важных примечания:

1. Цикл повторяется, пока значение значение счетчика лежит в отрезке [значение ; конечное_значение].
2. Изменять значение счетчика внутри тела нельзя.   Оператору цикла с параметром соответствует следующая блок – схема:

Рисунок 5. Блок –схема цикла с параметром

 Пример 1. Задача: Составьте программу, которая считает среднее арифметическое чисел в интервале от 150 до 340. Решение: 1.Анализ условия задачи. Если дан ряд величин, то величина, заключённая между наименьшей и наибольшей из данных, называется «средней». Средняя арифметическая (или среднее арифметическое)- получается от сложения данных величин и деление суммы на число этих величин [9]. Ср.ар.₌a1+a2+…+an

n

где, a1,a2,…….,an – данные величины, а n-их число. Пусть S-сумма слагаемых, n- их число, S1-среднее арифметическое.

S=150+151+152+…+338+339+340.

150-первое слагаемое.

151-второе слагаемое.

153-третье слагаемое.

………………………

338- (n-2) слагаемое.

339- (n-1) слагаемое.

340- n слагаемое.

S1=S/n.

Так как сумма слагаемых (в интервале только целые чисел) и их общее число имеют значения целых чисел, то и в программе их значения будут такого же типа. Соответственно среднее арифметическое – действительное число [22]. 2.Разработка словесного алгоритма (математической модели). В начале необходимо найти сумму чисел в интервале, причём точное количество суммирования слагаемых нам известно. Так же можно подсчитать количество таких слагаемых. А затем используя формулу Sl=S/n найдём среднее арифметическое. 3.Графическое изображение решения задачи (блок-схема).

Рисунок 6. Решение задачи с помощью блок - схемы

4.Разработка программного кода, трассировка программного кода. Program Sum1;

Var s, i, n: integer;

s1:real;

Begin

s:=0; n:=0;

For i:=150 to 340 do begin

s:=s+i;

n:=n+1;

end;

s1:=s/n;

Writeln (‘Среднее арифметическое чисел равно ’, s1:5:2);

end [12].

Трассировка:

s:=0; n:=0;

Для i от 150 до 340

i=150 i=151 i=152 …………… i=340

s=0+150 s=150+151 s=131+152 …………… s= +340

n=o+1 n=1+1 n=2+1 …………... n= +1

s1=/

вывод s1.

5.Набор программы в среде программирования.

Рисунок 7. Набор программы в Pascal ABC

6.Отладка и компиляция. Осуществляется нажатием клавиши F9. 7.Запуск программы на исполнение. Выполняется нажатием комбинации клавиш Ctrl-F9.

Просмотр результата выполнения программы Отладка Мой экран. Выход – нажатие любой клавиши [7]. Пример 2. Задача: Вывести на экран буквы от Z до A. Решение: 1.Анализ условия задачи. Необходимо вывести буквы латинского алфавита в обратной последовательности. 2.Разработка словесного алгоритма (математической модели). Число общего вывода букв известно. Вывод осуществляется в обратном порядке, поэтому приращение параметра равное -1,и начальное значение больше конечного (т.е. m1>m2).При нахождении каждой буквы вывод на экран осуществляется сразу [5]. 3.Графическое изображение решения задачи (блок-схема).

Рисунок 8. Решение задачи с помощью блок - схемы

4.Разработка программного кода, трассировка программного кода.