Файл: Основы программирования на языке Pascal ( Основные элементы ).pdf

Введение

В процессе написания курсовой работы необходимо ознакомиться с основами программирования на языке Pascal.

Язык программирования Pascal создан в 1973 году швейцарским ученым Николасом Виртом и был назван в честь выдающегося французского физика, математика и философа Блеза Паскаля (1623-1662), который являлся автором первой в мире вычислительной (суммирующей) машины (1641).

Язык Pascal – это не только лучший язык для обучения программированию, он также является основой для создания программ на более мощном языке, а также упрощает его реализацию на современных ПК и использование в качестве системного языка программирования.

Целью данной работы является изучение правил программирования и приобретение практических навыков создания программ на языке Pascal.

При выполнении курсовой работы были поставлены следующие задачи:

1. Анализ существующей литературы на темы программирования на языке Pascal и представления информации в различных структурах данных.

2. Рассмотреть возможности применения различных алгоритмов для обработки информации.

3. Рассмотреть синтаксис языка Pascal и принципы программирования структур данных.

Изучение языка программирования представляет собой знакомство с формальными правилами записи алгоритмов для их последующего выполнения компьютером. Формальность состоит из самих принципов, заложенных в архитектуру самого вычислительного устройства, и строгости математической логики.

1 Основные элементы

1.1 Алфавит языка

Основой любого языка является алфавит, то есть конечный набор фиксированных символов, используемых для составления текста на определенном языке (в данном случае программ). Конечно, при наличии спонтанно созданных диалектов стройность картины несколько нарушается, очень часто в нее включаются посторонние (неканонические) буквы и знаки. В программировании, эта задача решается введением понятия «языковой стандарт», которое практически не применимо к постоянно развивающемуся и изменяющемуся человеческому языку. Язык Паскаль включен в различные компьютерные реализации в неизменном виде [1].

Итак, алфавит языка Паскаль составляют:

1) буквы латинского алфавита;

2) арабские цифры;

3) специальные знаки.

Применение символов первой группы практически не вызывает вопросов, но здесь есть свои тонкости. Во-первых, это применение прописных и строчных букв. Большинство существующих трансляторов не учитывают регистры символов. Поэтому, записи «progRaM» и «PROGram» считаются одинаковыми. Во-вторых, латиница и некоторые символы кириллицы совпадают по начертанию. Можно ли написать вместо буквы «К» латинской – «K» русскую? Ответ: в тетради (если вы их сможете различить) – пожалуйста, в программе на ЭВМ – ни в коем случае. Внешне они, конечно, похожи, но вот коды у них совершенно разные, а компьютер, оперирует внутри себя не буквами, а их числовыми кодами [5].

Про обычные арабские цифры можно сказать то, что с их помощью записываются не только числа. Числа как обычные буквы могут использоваться в различных других языковых конструкциях.

Самые сложные ситуации возникают со специальными символами. Наиболее часто используемым специальным символом является пробел. Его использование связано с форматом основной структуры программы, разделами описания, операторов. Не следует путать наличие пробела с отсутствием символа.

Рассмотрим детально специальные символы:

. конец программы, разделение целой и дробной частей вещественного числа (десятичная точка), разделение полей в переменной типа Record;

, разделение элементов списков;

.. указание диапазона;

: используется в составе оператора присваивания, а также для указания формата вывода в операторе Writeln;

; отделяет один раздел программы от другого, разделяет операторы;

' используется для ограничения строковых констант;

- + * / ( ) арифметические знаки (используются по своему назначению);

< > знаки отношений;

= используется в составе оператора присваивания, в разделах описаний констант и типов, используется как знак отношения (равно);

@ имя специального оператора определения адреса переменной, подпрограммы;

^ используется для именования динамических переменных;

{} ограничение комментариев в программе;

[ ] заключают в себе индексы элементов массивов;

_ символ подчеркивания используется также как любая буква, например, в идентификаторах - вместо пробела;

# обозначение символа по его коду;

$ обозначение директивы компилятора, обозначение шестнадцатеричного числа [2].

1.2 Идентификаторы

Имена операторов, переменных, констант, типов величин, имя самой программы назначаются программистом и называются в Паскале идентификаторами. Существуют правила, которым должны отвечать все идентификаторы:

• идентификатор должен быть уникальным, то есть одним и тем же именем разные объекты не могут быть названы;

• идентификатор имеет ограничение по длине (зависит от конкретной реализации языка на компьютере);

• идентификатор может состоять только из символов латинского алфавита, цифр и знака подчеркивания ("_");

• идентификатор не может начинаться с цифры [8].

Переменные создаются в результате объявления ее в разделе VAR. Объявление одновременно специфицирует имя переменной и тип ее значения.

Пример объявления переменной:

VAR a:integer;

В данном примере была объявлена переменная а – целого типа [3].

1.3 Константы

Константы создаются в результате объявления их в разделе CONST. Тип константы задается автоматически, исходя из формы его значения.

В Паскале константами являются любые явно заданные в программе данные (например, 7493, 'привет', 54.899). Следует обратить внимание на то, что при записи числовых констант с дробной частью эта часть отделяется от целой не запятой, а точкой. Для записи очень больших по модулю или очень малых (близких к нулю) чисел существует возможность записи их в так называемой экспоненциальной форме. С такой записью вы встречались в математике и физике, но называли ее стандартным видом числа [1].

Пример: 2.4567Е-06

^мантисса ^порядок

Здесь буква «Е» отделяет мантиссу (совокупность значащих цифр числа с десятичной точкой после первой) от порядка (показателя степени десятки в стандартном виде числа).

Константы, представляющие собой строковые величины, заключаются в апострофы.

Если одна и та же величина используется в программе несколько раз, то удобнее было бы обозначить ее каким-нибудь именем и использовать это имя везде, где требуется записать соответствующую константу. Кроме сокращения размера исходного текста программы, это позволит избежать случайных ошибок, а также упростит отладку программы. Описание именованных констант начинается служебным словом Const. Далее следуют записи вида: <Идентификатор>=<значение> [1].

Пример:

Const

Pi=3.14;

Name1='Татьяна';

Name2='Виктор';

R21=6.33187E+03;

W_W_W=934122;

1.4 Понятие переменной. Типы

Данные хранятся в памяти компьютера, но для указания на определенную информацию очень неудобно все время записывать физические адреса ячеек. Эта проблема в языках программирования высокого уровня, в частности в Паскале, решается введением понятия переменных. Переменная в Паскале - именованный участок памяти для хранения данных определенного типа. Значение переменной (информация в соответствующих ячейках памяти) в ходе выполнения программы может быть изменено. Константой называется величина, которая не может изменить свое значение во время работы программы. Конкретные переменные и константы являются уникальными объектами и имеют разные имена друг для друга [2].

Данные в программе Pascal могут представлять собой целые ряды цифр, букв и букв. С этими различными видами информации выполняются совершенно разные действия. Например, арифметические операции выполняются с числами, а не с символами. Кроме того, разные виды данных требуют различного объема памяти для хранения. В соответствии с этими соображениями в языке Паскаль введено понятие «Тип» (TYPE). Тип переменной указывает на то, какие данные могут быть сохранены в этом участке памяти, и в каких действиях эта переменная может участвовать. Паскаль содержит зарезервированные (базовые) , но, есть также возможность создавать свои собственные, определяемые программистом типы переменных.

К базовым типам относятся:

• тип целых чисел - Integer

• тип «длинных» целых чисел - Longint

• тип действительных (вещественных) чисел (то есть - с дробной частью) - Real

• тип неотрицательных целых чисел от 0 до 255 - Byte

• тип неотрицательных целых чисел от 0 до 65535 - Word

• символьный тип - Char

• строковый тип - String

• логический тип - Boolean

Физически типы данных отличаются друг от друга количеством ячеек памяти (байтов), отводимых для хранения соответствующей переменной. Логическое же отличие проявляется в интерпретации хранящейся информации. Например, переменные типа Char и типа Byte занимают в памяти по одному байту. Однако в первом случае содержимое ячейки памяти интерпретируется как целое беззнаковое число, а во втором - как код (ASC) символа [4].

В отличие от констант, неименованных переменных не существует. Все используемые в программе переменные должны быть описаны в соответствующем разделе описания.

Раздел описания переменных начинается служебным словом Var, после которого следуют записи следующего вида: <Список имен переменных>:<Название типа>;

Список может состоять из нескольких имен (при этом они разделяются запятыми), а также и из одного имени. Тип, указываемый после двоеточия, определяет, какие данные теперь могут храниться в описанных таким образом переменных. Для каждого используемого в программе типа переменных в разделе их описания должна быть, как минимум, одна собственная строка [6].

Пример:

Var

A,B,H_22,Angle : Real;

Name3 : String;

Flag : Boolean;

I,J,K,Count : Word;

1.5 Комментарии

Введем понятие комментария. Комментарий – это всё, что заключено между скобками { }. Символы, заключенные между этими скобками, не воспринимаются машиной, но выдаются пользователю. Комментарии используются пользователем для объяснения алгоритма [4].

2 Синтаксис языка

2.1 Основная структура программы

Правила языка Паскаль предусматривают единую для всех программ форму основной структуры:

Program <Имя программы>;

<Раздел описаний>

Begin

<Тело программы>

End.

Здесь слова Program, Begin и End являются служебными. Правильное и уместное употребление этих слов является обязательным.

Угловые скобки в формате указывают на необходимость замены фактического значения при использовании в программировании. Запись самой программы можно вообще сделать в одну строку. При этом его части должны быть отделены друг от друга не менее чем на один пробел. Однако такие записи неудобны для чтения и недостаточно понятны, поэтому рекомендуется придерживаться указанной структуры и, по возможности, писать по одному оператору для каждой строки тела программы.

Название программы выбирается программистом самостоятельно, в соответствии с правилами построения идентификатора [3].

Все объекты, не являющиеся зарезервированными в Паскале, наличие которых обусловлено инициативой программиста, перед первым использованием в программе должны быть описаны. Это производится для того, чтобы компьютер перед выполнением программы зарезервировал память под соответствующие объекты и поставил в соответствие этим участкам памяти идентификаторы. Раздел описаний может состоять из пяти подразделов:

1. Описание меток (Label).

2. Описание типов (Type).

3. Описание констант (Const).

4. Описание переменных (Var).

5. Описание процедур и функций (Procedure, Function).

При отсутствии необходимости в каком-либо виде объектов, соответствующий подраздел может быть опущен [7].

2.2 Оператор присваивания. Арифметические выражения

Самое простое действие для переменной является занесение в нее величины соответствующего типа. Иногда говорят о присвоении переменным определенных значений. Такая команда (оператор) в общем виде выглядит на языке Паскаль следующим образом:

<Имя переменной>:=<Выражение>;

Выражение, указанное справа от знака ":=", должно приводить к значению того же типа, какого и сама переменная, или типа, совместимого с переменной относительно команды присваивания. Например, переменной типа Real можно присвоить значение типа Integer или Word (впрочем, наоборот делать нельзя). Выражение будет сначала вычислено, затем, его результат будет положен в ячейки памяти, отведенные для переменной.