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

Введение

Курс языка программирования даёт учащимся очень важный в современных условиях блок знаний, навыков и умений, которые им могут пригодиться в жизни. Изучая программирование, ученики больше понимают сущность работы компьютеров, их возможности и границы их применения, помогает пройти все основные этапы решения некой творческой, точно сформулированной задачи. Всем учащимся, без исключения, это помогает развивать навыки мышления и решения задач. Без овладения решением задач трудно быть культурным человеком и вообще полноценным членом общества. Учащиеся разных возрастов получают уникальную возможность, поэтапно, соразмерно возрасту, развивать свои логико-алгоритмические способности в целом и творческие способности в области точных наук особенно. Иначе говоря, основы программирования являются не только наукой или учебной дисциплиной в её обычном понимании, но и средством развития личности, способностей детей, побуждает интеллектуальные задатки освоения других дисциплин. Методы, которые дети освоят на уроках программирования, обязательно будут использоваться позднее при решении самых различных «взрослых» жизненных и профессиональных задач. Возможно, это проявится не осознанно и через много лет после окончания школьного курса информатики, однако и ради этого стоит учить программированию. Как правило, ученикам нравится управлять работой компьютера при помощи собственных программ. Программирование для некоторых детей становится любимым занятием, как в школе, так и дома. Объект исследования: Язык программирования Pascal. Предмет исследования: Использование циклов в языке программирования Pascal. Цель: Выявить особенности использования циклов в языке программирования Pascal. Задачи: 1. Изучить и проанализировать методическую, специальную литературу по теме исследования. 2. Охарактеризовать язык программирования Pascal. 3. Раскрыть особенности использования циклов в языке программирования Pascal. 4. Разработать сборник задач с использованием циклов в языке программирования Pascal. Методы исследования: анализ, синтез, изучение литературы, абстрагирование, обобщение. Практическая значимость. Материалы курсовой работы помогут студентам и преподавателям в изучении темы «Работа с циклическими процессами в среде Pascal». Разработанный сборник задач поможет организовать практические и лабораторные работы по данной теме.

1. Особенности изучения основ программирования.

1.1. Знакомство с системой программирования в Pascal.

Первая версия языка Паскаль была разработана в 1968 году. Ее разработчиком является швейцарский ученый Никлаус Вирт. Свое название язык получил в честь создателя первой механической вычислительной машины француза Блеза Паскаля. На основе языка Паскаль в 1985 г. фирма Borland выпустила версию Turbo Pascal версии 3.0. С этого времени язык Паскаль используется во всем мире в учебных заведениях в качестве первого изучаемого языка программирования [1]. Система Pascal предназначена для обучения программированию на языке Паскаль и ориентирована на школьников и студентов младших курсов. Система Pascal основана на языке Delphi Pascal и призвана осуществить постепенный переход от простейших программ к модульному, объектно-ориентированному, событийному и компонентному программированию. Некоторые языковые конструкции в Pascal допускают, наряду с основным, упрощенное использование, что позволяет использовать их на ранних этапах обучения [3]. Компилятор Pascal является компилятором переднего плана (front-end). Это означает, что он не генерирует исполняемый код в виде .exe-файла, а создает в результате компиляции дерево программы в памяти, которое затем выполняется с помощью встроенного интерпретатора. В системе Pascal  ученик может выполнять так называемые проверяемые задания, обеспечивающие постановку задачи со случайными исходными данными, контроль операций ввода-вывода, проверку правильности решения, а также ведение протокола решения задач [4]. Проверяемые задания реализованы в виде электронного задачника по программированию Programming Taskbook, содержащего 1000 задач по программированию разного уровня сложности (от простейших задач до задач на файлы, указатели и рекурсию) а также в виде исполнителей Робот Чертежник, предназначенных для быстрого обучения основам программирования школьников младших и средних классов. В свободно распространяемую версию Pascal & Programming Taskbook Mini Edition входит мини-версия электронного задачника (200 задач) и урезанный комплект задач для исполнителей Робот и Чертежник. Версия Pascal & Programming Taskbook Complete Edition содержит полный комплект задач [5]. Все авторские права программного комплекса Pascal 3.0 & Programming Taskbook 4.5 Mini Edition (называемого в дальнейшем системой PABC-PT ME) принадлежат только авторам: С.С.Михалковичу и М.Э.Абрамяну. Система PABC-PT ME является бесплатной и распространяется свободно при условии, что настоящий дистрибутив не изменен. Ни одно частное лицо или организация не может брать плату за распространение системы PABC-PT ME. Скачать программный комплекс можно в интернете совершенно бесплатно и установить на свой компьютер. В скачанном пакете для установки запустите файл PABCInstall и в появившемся окне нажмите кнопку "Установка". После установки автоматически запускается программа регистрации и настройки PABCSetup. В дальнейшем эту программу можно запустить повторно с помощью команды "PABC Setup - Регистрация и настройка" пункта "Pascal" в группе "Программы" главного меню Windows.

1.2. Знакомство с элементами языка программирования Pascal

Любой естественный язык строится из элементарных составляющих — букв, образующих алфавит языка. Буквы используются для построения слов, слова складываются в предложения, а предложения образуют текст. Всякий язык программирования организован примерно так же. Имеется алфавит языка, то есть набор символов, которые можно использовать в программе [2].

Алфавит языка Pascal идентичен языку программирования Турбо Паскаль и включает буквы, цифры, шестнадцатеричные цифры, специальные символы и зарезервированные слова. Буквы - это буквы латинского алфавита от а до z и от А до Z. В Турбо Паскале нет различия между прописными и строчными буквами алфавита, если только они не входят в символьные и строковые выражения. Цифры - арабские цифры от 0 до 9. Каждая шестнадцатеричная цифра имеет значение от 0 до 15. Первые 10 значений обозначаются арабскими цифрами 0...9, остальные шесть - латинскими буквами A...F или a...f. Специальные знаки Паскаля - это символы: + - * / = , ' . : ; < > [ ] ( ) { } ^ @ $ # К специальным знакам относятся также следующие пары символов: ; < > <= >= := (* *) (..) В программе эти пары символов нельзя разделять пробелами, если они используются как знаки операций отношения или ограничители комментария [5]. Особое место в алфавите языка занимают пробелы, к которым относятся любые символы ASCII в диапазоне кодов от 0 до 32. Эти символы рассматриваются как ограничители идентификаторов, констант, чисел, зарезервированных слов. Несколько следующих друг за другом пробелов считаются одним пробелом (последнее не относится к строковым константам). В математике ведётся знакомство с понятием величина. С этим же понятием работают и в языке программирования Паскаль. Величина имеет следующие характеристики: 1. Имя (идентификатор). 2. Тип. 3. Значение. Идентификаторы в Паскале - это имена констант, переменных, меток, типов, объектов, процедур, функций, модулей, программ, полей в записях, файлов. Идентификаторы могут иметь произвольную длину, не значащими (уникальными в области определения) являются только первые 63 символа. Идентификатор всегда начинается буквой или знаком подчеркивания, за которым могут следовать буквы, цифры и знак подчеркивания (код; 95 в ASCII). Пробелы, буквы русского алфавита и специальные символы алфавита не могут входить в идентификатор [10]. Арифметические операции и стандартные функции, используемые в Паскаль: Математическая запись В языке программирования ТР Сложение + Вычитание - Умножение * Деление / Больше > Меньше < Больше или равно >= Меньше или равно <= Неравно <> X² Sqr (x) √x Sqrt (x) Cos x Cos (x) Sin x Sin (x) Tg x Tg (x) Модуль числа Abs (x) Экспонента Exp (x) Натуральный логарифм Ln (x) Целая часть от деления x div y Остаток от деления x mod y Приоритет выполнения операций: 1. Действия в скобках. 2. Вычисление значений функции. 3. Умножение и деление. 4. Сложение и вычитание. 5. Операции отношения. С помощью знаков операций и скобок из них можно составлять выражения, которые фактически представляют собой правила получения новых значений [10].

1.3. Особенности организации решения задач на языке Pascal

Для запуска Паскаль необходимо запустить ярлык Pascal. На экране появится среда программирования Паскаль (оболочка). Среда программирования – это пакет взаимосвязанных файлов, которые позволяют набирать, редактировать, запускать и отлаживать программы [1]. После запуска ярлыка на рабочем столе открывается окно:

Рисунок 1. Запуск программы Pascal.

Первая строка экрана – меню интегрированной среды, следующая строка – панель инструментов, нижняя строка экрана – строка подсказки и состояния интегрированной среды. Между ними расположено окно редактирования – рабочее поле, в котором можно открывать несколько вкладок для разных программ [14]. Окно редактирования предназначено для ввода и редактирования текста программы. Место ввода информации обозначено курсором. В верхней левой части окна редактирования выводится служебное имя редактируемого файла, например: Program1.pas Найдите строку Меню (сверху) и строку-подсказку (снизу). 1. Поочередно войдите в указанные ниже разделы Меню (активизируйте Меню мышью). 2. Найдите следующие команды: В меню Файл Новый – создать новый фал Oткрыть – открыть файл Сохранить – сохранить файл Сохранить как… – сохранить под новым именем Выход – выйти из Паскаля В меню Правка Отменить – отменить изменение Восстановить – вернуть изменение В меню Программа Выполнить – выполнить программу Остановить – остановить программу. После запуска программы внизу окна появляется красная строчка с сообщением (рисунок см. ниже), то в строке, где находится курсор или в предыдущей, необходимо внимательно просмотреть всю строчку, найти и исправить ошибку [14].

Рисунок 2. Пример ошибки, обнаруженной Паскаль.

После исправления всех ошибок и появления в новом окне начала работы программы, необходимо ввести нужные данные (если в программе подразумевается ввод нескольких переменных, то это следует делать через Enter или пробел), получить результат работы и провереть его на правильность. Так как текст программы и ее работа показываются в разных окнах (если подключен модуль Crt), можно сопоставить программные строки и ее выполнение [7].

Рисунок 3. Пример работы программы

Структура программы Программа на языке Pascal имеет следующий вид: program имя программы; раздел подключения модулей раздел описаний begin операторы end. Первая строка называется заголовком программы и не является обязательной [11]. Раздел подключения модулей начинается со служебного слова uses, за которым следует список имен модулей, перечисляемых через запятую. Раздел описаний может включать разделы описания переменных, констант, типов, процедур и функций, которые следуют друг за другом в произвольном порядке [6]. Раздел подключения модулей и раздел описаний могут отсутствовать. Операторы отделяются один от другого символом "точка с запятой". Обычно каждое предложение записывается с новой строки для наглядности и более легкого понимания текста. Для этих же целей используют отступы и выравнивания. Комментарии предназначены для пояснения задачи и для временного исключения из текста программы некоторых операторов. В тексте они выделяются фигурными скобками { } или отделяются двумя косыми чертами //. Комментарии игнорируются компьютером при выполнении, однако при выводе текста программы – печатаются. В Паскале имеется особая группа слов, таких как, например: begin, for, end, program и другие, за которыми закреплены специальные смысловые значения. Такие слова называются служебными (зарезервированными) и должны употребляться в строгом соответствии с заложенным в них смыслом [15].

Существует и другая группа имен, имеющих стандартно определенный смысл, например, integer, writeln и другие. Их так и называют – стандартные или предопределенные имена. Под именем программы располагается ее декларативная часть, здесь компьютеру сообщается обо всех именах констант и переменных, определяемых программистом, и о той роли, которую эти имена должны исполнять в программе. За декларативной частью следует исполнительная часть программы, обрамляемая словами-ограничителями (логическими скобками): begin и end. Между указанной парой слов и размещаются предложения, выполняющие в программе те или иные действия. Исполнительную часть программы называют телом программы [17]. Все операторы языка Паскаль можно разбить на две группы: простые и структурированные. Простые операторы:

1. Оператор присваивания. С помощью этого оператора переменной или функции присваивается значение выражения. Формат записи: <переменная>:=<выражение>.
2. Оператор безусловного перехода – GOTO, позволяет изменить стандартный последовательный порядок выполнения операторов и перейти к выполнению программы, начиная с заданного оператора. Формат записи: GOTO <метка>.
3. Оператор обращения к подпрограмме. Для вызова подпрограммы из основной программы следует записать оператор, состоящий из имени подпрограммы и списка фактических параметров, которые должны совпадать по количеству и типам с формальными параметрами процедуры. Формат записи:<Имя подпрограммы>(<список фактических параметров>).