Файл: Образовательное учреждение высшего образования мордовский государственный педагогический университет имени м. Е. Евсевьева.docx
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 94
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Наличие подпрограмм позволяет вести проектирование и разработку приложения сверху вниз — такой подход называется нисходящим проектированием. Сначала выделяется несколько подпрограмм, решающих самые глобальные задачи (например, инициализация данных, главная часть и завершение), потом каждый из этих модулей детализируется на более низком уровне, разбиваясь в свою очередь на небольшое число других подпрограмм, и так происходит до тех пор, пока вся задача не окажется реализованной.
Такой подход удобен тем, что позволяет человеку постоянно мыслить на предметном уровне, не опускаясь до конкретных операторов и переменных. Кроме того, появляется возможность некоторые подпрограммы не реализовывать сразу, а временно откладывать, пока не будут закончены другие части. Например, если имеется необходимость вычисления сложной математической функции, то выделяется отдельная подпрограмма такого вычисления, но реализуется она временно одним оператором, который просто присваивает заранее выбранное значение. Когда все приложение будет написано и отлажено, тогда можно приступить к реализации этой функции.
Немаловажно, что небольшие подпрограммы значительно проще отлаживать, что существенно повышает общую надежность всей программы.
Очень важная характеристика подпрограмм — это возможность их повторного использования. С интегрированными системами программирования поставляются большие библиотеки стандартных подпрограмм, которые позволяют значительно повысить производительность труда за счет использования чужой работы по созданию часто применяемых подпрограмм.
-
Процедуры и функции
Подпрограммы бывают двух видов — процедуры и функции. Отличаются они тем, что процедура просто выполняет группу операторов, а функция вдобавок вычисляет некоторое значение и передает его обратно в главную программу (возвращает значение). Это значение имеет определенный тип (говорят, что функция имеет такой-то тип).
В Си++ понятия «процедура» нет — там имеются только функции, а если никакого значения функция не вычисляет, то считается, что она возвращает значение типа «никакое» (void).
Параметры подпрограмм
Чтобы работа подпрограммы имела смысл, ей надо получить данные из внешней программы, которая эту подпрограмму вызывает. Данные передаются подпрограмме в виде параметров или аргументов, которые обычно описываются в ее заголовке ' так же, как переменные.
Управление последовательностью вызова подпрограмм
Подпрограммы вызываются, как правило, путем простой записи их названия с нужными параметрами. В Бейсике есть оператор CALL для явного указания того, что происходит вызов подпрограммы.
Подпрограммы активизируются только в момент их вызова. Операторы, находящиеся внутри подпрограммы, выполняются, только если эта подпрограмма явно вызвана. Пока выполнение подпрограммы полностью не закончится, оператор главной программы, следующий за командой вызова подпрограммы, выполняться не будет.
Подпрограммы могут быть вложенными — допускается вызов подпрограммы не только из главной программы, но и из любых других подпрограмм.
В некоторых языках программирования допускается вызов подпрограммы из себя самой. Такой прием называется рекурсией и потенциально опасен тем, что может привести к зацикливанию — бесконечному самовызову.
Структура подпрограммы
Подпрограмма состоит из нескольких частей: заголовка с параметрами, тела подпрограммы (операторов, которые будут выполняться при ее вызове) и завершения подпрограммы.
Локальные переменные, объявленные внутри подпрограммы, имеют областью действия только ее тела.
Функции:
| | Бейсик | Паскаль |
| Заголовок функции | FUNCTION имя (список параметров) Тип возвращаемого значения определяется специальным символом после имени функции | function имя тип_функции функции |
| Тело | Последовательность операторов | Begin Последовательность операторов end |
| Завершение | END FUNCTION | нет |
| Завершение | END FUNCTION | нет |
Процедуры
| | Бейсик | Паскаль |
| Заголовок процедуры | Sub имя | Procedure имя |
| Тело | Последовательность | Begin Последовательность операторов end; |
| Завершение | END SUB | |
-
Формальные и фактические параметры:
Во время создания подпрограммы заранее не известно, какие конкретно параметры она может и будет получать. Поэтому в качестве переменных, выступающих в роли ее аргументов в заголовке, могут использоваться произвольные допустимые названия, даже совпадающие с уже имеющимися. Компилятор все равно поймет, что это не одно и то же.
Параметры, которые указываются в заголовке подпрограммы, называются формальными. Они нужны только для описания тела подпрограммы. А параметры (конкретные значения), которые указываются в момент вызова подпрограммы, называются фактическими параметрами. При выполнении операторов подпрограммы формальные параметры как бы временно заменятся на фактические.
Пример.
int а, у;
а = 5;
у = SQR(a);
Программа вызывает функцию SQR() с одним фактическим параметром а. Внутри подпрограммы формальный параметр х получает значение переменной а и возводится в квадрат. Результат возвращается обратно в программу и присваивается переменной у.
-
Методы и типы структурного программирования
К основным методам структурного программирования относится, прежде всего, отказ от бессистемного употребления оператора GOTO и преимущественное использование других структурированных операторов, методы нисходящего проектирования разработки программы, идеи пошаговой детализации и некоторые другие соглашения, касающиеся дисциплины программирования.
Всякая программа, в соответствии с структурным подходом к программированию, может быть построена только с использованием трех основных типов блоков.
1. Функциональный блок, который на блок-схеме изображается в виде прямоугольников с одним входом и одним выходом:
Функциональному блоку в языках программирования соответствуют операторы ввода и вывода или любой оператор присваивания.
В виде функционального блока может быть изображена любая последовательность операторов, выполняющихся один за другим, имеющая один вход и один выход.
2. Условная конструкция. Этот блок включает проверку некоторого логического условия (P), в зависимости от которого выполняется либо один
(S1), либо другой (S2) операторы:
На языке "Е-практикума":
. если
. . то
. . иначе
. все
3. Блок обобщенного цикла. Этот блок обеспечивает многократное повторение выполнения оператора S пока выполнено логическое условие P:
На языке "Е-практикума" циклы реализуются 2 способами. Цикл с параметром:
. нц для от до
. .
. . ...
. кц
Цикл с предусловием:
. нц пока
. .
. . ...
. кц
При конструировании программы с использованием рассмотренных типов блоков эти блоки образуют линейную цепочку так, что выход одного блока подсоединяется ко входу следующего. Таким образом, программа имеет линейную структуру, причем порядок следования блоков соответствует порядку, в котором они выполняются.
Такая структура значительно облегчает чтение и понимание программы, а также упрощает доказательство ее правильности. Так как линейная цепочка блоков может быть сведена к одному блоку, то любая программа может, в конечном итоге, рассматриваться как единый функциональный блок с один входом и одним выходом.
При проектировании и написании программы нужно выполнить обратное преобразование, то есть этот блок разбить на последовательность подблоков, затем каждый подблок разбить на последовательность более мелких блоков до тех пор, пока не будут получены "атомарные" блоки, рассмотренных выше типов. Такой метод конструирования программы принято называть нисходящим
("сверху вниз").
При нисходящем методе конструирования алгоритма и программы первоначально рассматривается вся задача в целом. На каждом последующем этапе задача разбивается на более мелкие подзадачи, каждая подзадача, в конечном итоге на еще более мелкие подзадачи и так до тех пор, пока не будут получены такие подзадачи, которые легко кодируются на выбранном языке программирования. При этом на каждом шаге уточняются все новые и новые детали ("пошаговая детализация").
В процессе нисходящего проектирования сохраняется строгая дисциплина программирования, то есть разбиение на подзадачи осуществляется путем применения только рассмотренных типов конструкций (функциональный блок, условная конструкция, обобщенный цикл), поэтому, в конечном итоге, получается хорошо структурированная программа.
На языке "Е-практикума" последовательную детализацию можно реализовать в виде вспомогательного алгоритма (подпрограммы, процедуры, функции).
... нач
. вспомогательный_алгоритм(...)
. ... кон алг [] вспомогательный_алгоритм(...) дано ... надо нач
. ... кон
В настоящее время в помощь структурному подходу к прораммированию появилось новое направление - объектное программирование, не отменяющее, а дополняющее принципы структурного подхода, позволяющее разрабатывать и модернизировать программный код с меньшими затратами времени, распределять задачу программирования между большим количеством программистов.
-
Структурные операторы
Основная идея структурного программирования заключаются в том, что существует только четыре структурных оператора. Используя эти структурные операторы, можно построить сколь угодно сложную программу.
Первый структурный оператор называется линейная цепочка операторов. Любая задача может быть разбита на несколько подзадач. Выполнение подзадач может быть поручено подпрограмме, в названии которой можно (и нужно) отразить подзадачу, которую должна решать эта подпрограмма. На момент написания алгоритма (и программы) верхнего уровня нас не интересует, поэтому вместо настоящей подпрограммы поставим подпрограмму-заглушку.
Второй структурный оператор называется условный оператор. Достаточно часто одна или другая задачи должны исполняться в зависимости от определённого условия, которое зависит от результатов выполнения предыдущей программы или от внешних устройств. Каждая из таких задач называется плечом условного оператора.
Условный оператор может использоваться в неполном варианте, когда одно из плеч алгоритма отсутствует:
Третий структурный оператор - это оператор цикла с проверкой условия после тела цикла. Такой оператор легко реализуется на языке программирования ассемблер при помощи команды условного или безусловного перехода. Отличие от условного оператора заключается в том, что передача управления осуществляется не вперёд, а назад. На языках программирования высокого уровня такой оператор входит в состав языка (оператор do..while в языке программирования C или оператор repeat..until в языке программирования PASCAL).
