Особенности выполнения изучаемых операторов: циклов, условных, ввода-вывода.

Процедуры и функции. Формальные и фактические параметры. Передача в параметрах массивов.

Размерность массивов. Контроль за корректным распределением памяти для массивов.

Двумерные массивы. Строки и столбцы. Расположение в памяти двумерных массивов.

Список использованной и рекомендуемой литературы.

Repeat

<оператор>;

.

<оператор>;

Until <условие выхода из цикла>;

Ввод фактического количества строк и столбцов квадратной матрицы A (k<=N), ввод-вывод элементов матрицы А и вычисление среднего арифметического каждого из столбцов матрицы реализовано через соответствующие процедуры: InputN, I. nputMatrix, OutputMatrix, Evaluate с параметрами (см. Листинг программы Work4. pas). Выходные параметры передаются через атрибут Var.

Используются две стандартные подпрограммы модуля CRT:

Для очистки экрана - процедура ClrScr.

Для ввода символа (в данном случае n или N) - функция ReadKey.

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

Программа написана на алгоритмическом языке ПАСКАЛЬ и реализована в среде Borland Pascal-7.0 Windows 95/MS DOS-7.0, процессор Pentium. Программа состоит из главной программы и четырех подпрограмм (InputN, InputMatrix, OutputMatrix, Evaluate), объединенных в единый модуль WORK4. pas. Из главной программы вызываются внешние подпрограммы стандартного модуля CRT: ClrScr, ReadKey.

ОПИСАНИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

Описание алгоритма решения задачи - см. Стр.18 - 22.

ОПИСАНИЕ ВХОДНЫХ ДАННЫХ

k - фактическое количество строк и столбцов матрицы (k<=N) - переменная типа INTEGER;

A - квадратная матрица, состоящая из вещественных элементов (типа REAL):

A: array [1. N,1. N] of real.

ОПИСАНИЕ ВЫХОДНЫХ ДАННЫХ

Stolb: array [1. N] of real - локальный массив средних арифметических значений элементов каждого из столбцов матрицы A - вычисляется и выводится в процедуре Evaluate.

ОПИСАНИЕ ПОДПРОГРАММ

Процедура InputN (Var k: integer)

Служит для ввода фактического количества строк и столбцов квадратной матрицы A (1<k<=N).

Процедура InputMatrix (k: integer; Var A: arrayA)

Служит для ввода значений вещественных элементов матрицы A типа ArrayA (ArrayA=array [1. N,1. N] of real) длиной k*k.

Процедура OutputMatrix (k: integer; A: arrayA)

Служит для вывода значений вещественных элементов квадратной матрицы A типа ArrayA длиной k*k.

Процедура Evaluate (k: integer; A: arrayA)

Служит для вычисления и выдачи на экран среднего арифметического каждого из столбцов квадратной матрицы A типа ArrayA длиной k*k.

Тестовые примеры

Begin

Repeat

Write ('Введите значение N=====>');

Readln (k);

Until (k<=N) and (k>1);

End;

{ ввод значений вещественных элементов матрицы A }

Procedure InputMatrix (k: integer; Var A: arrayA);

Var i,j: integer;

Begin

for i: =1 to k do

for j: =1 to k do

Begin

Write ('Введите значение элемента матрицы A [', i,',',j,'] =====>');

Readln (A [i,j]);

End;

End;

{ вывод значений вещественных элементов матрицы A }

Procedure OutputMatrix (k: integer; A: arrayA);

Var i,j: integer;

Begin

Writeln (' - ---- - Исходная матрица - ------');

for i: =1 to k do

Begin

for j: =1 to k do

Write (A [i,j]: 7: 2,' ');

Writeln;

End;

End;

{вычисление и выдача на экран среднего арифметического каждого из столбцов

квадратной матрицы A}

Procedure Evaluate (k: integer; A: arrayA);

Var i,j: integer;

stolb: array [1. N] of real;

sr: real;

Begin

for j: =1 to k do

Begin

sr: =0;

for i: =1 to k do

sr: =sr+A [i,j]; {вычисление суммы элементов по столбцам матрицы A}

Stolb [j]: =sr/k;

End;

Writeln ('----- - Cреднее арифметическое каждого из столбцов - ------');

for j: =1 to k do

Writeln ('Cтолбец [',j,'] = ',Stolb [j]: 7: 2);

End;

{Главная программа}

Begin

Repeat

ClrScr;

InputN (k);

InputMatrix (k,A);

ClrScr;

OutputMatrix (k,A);

Evaluate (k,A);

Writeln ('Опять? (y/n) ');

ch: =ReadKey;

Until (ch='n') or (ch='N');

End.

Приложение 2. Пример выполнения контрольной работы № 1

Var x1: Real;

Begin

x1: = ArcTan (b) +c*b-a/4;

F: =x1/x2

End;

{Ввод значения переменной С c проверкой его на допустимый диапазон}

Procedure InputC (Var c: integer);

Var cL: Real;

Begin

Repeat

Write ('Введите значение c=====>');

Readln (cL);

Until (cL>=-32768) and (cL<=32767);

c: =trunc (cL)

End;

{Главная программа}

begin

Repeat

ClrScr;

Writeln (' Вариант 30');

Writeln (' arctg (b) + c*b - a/4');

Writeln (' x= - -----------------------');

Writeln (' 12*c + a - b');

Writeln;

L1:

Write ('Введите значение a=====>');

Readln (a);

Write ('Введите значение b=====>');

Readln (b);

InputC (c);

if Flag (a,b,c,x2) then Writeln ('x=',F (a,b,x2,c))

else goto L1;

Writeln ('Опять? (y/n) ');

ch: =ReadKey;

Until (ch='n') or (ch='N');

end.

Рассмотрим поэтапное выполнение контрольной работы №1.

В данном задании необходимо вычислить значение арифметического выражения (вариант 30), которое является частным от деления выражения в числителе на выражение в знаменателе.

Для получения результата необходимо сделать следующее:

Ввести значения переменных, входящих в это выражение (a, b, c).

Проверить находятся ли целочисленные переменные (в данном случае только c) в диапазоне допустимых значений.

Вычислить знаменатель с проверкой его на ноль (т.к. деление на ноль НЕДОПУСТИМО).

Вычислить выражение.

Вывести результат вычисления.

Программе присвоено имя Work1, имя файла - Work1. pas:

В фигурных скобках написаны комментарии - в данном случае номер варианта и вид выражения.

Далее после зарезервированного слова Uses написано имя стандартного модуля среды Turbo Pascal - CRT (подробнее - см. Прил.9).

Затем описана метка L1.

В поле описания Var переменные a,b,x,x1,x2 объявлены как Real, переменная с как Integer, переменная ch как Char (типы данных - см. [4]).

Далее идут описания функций Flag, F и процедуры InputC.

Записана главная программа, которая вызывает нужные процедуры и функции, согласно алгоритму решения задачи.

Вычислим знаменатель с проверкой его на ноль с помощью функции Flag (основные понятия функции и процедуры даны в [4]). Функция Flag описана как Boolean и принимает два значения True (если знаменатель НЕ равен нулю) или False (если знаменатель равен нулю). В заголовке функции используем формальные параметры:

входные переменные a,b,c, значения которых передаются из основной программы в функцию Flag;

выходную переменную x2, значение которой вычисляется (это - знаменатель выражения) и передается в основную программу.

Алгоритм вычисления знаменателя следующий:

Присваиваем функции значение Flag: =True;

Вычисляем знаменатель и присваиваем переменной х2 выражение в знаменателе: х2: =12.0*с+a-b;

Если знаменатель равен нулю (х2=0), функция Flag принимает значение равное False и управление передается в основную программу (Exit).

Если знаменатель не равен нулю, значение функции Flag остается равным True и значения функции и переменной х2 передаются в основную программу.

В этом фрагменте использован условный оператор if-then - см. [4].

Непосредственно значение выражения определим с помощью функции F. Функция F описана как Real. Переменные a, b, c (входные) передаются из основной программы. Значение функции F вычисляется и передается в основную программу.

Алгоритм вычисления значения выражения:

вычисляем значение выражения в числителе: х1: =ArcTan (b) +c*b-a/4;

присваиваем функции F значение исходного выражения: F: =x1/x2 и управление передается в основную программу.

Ввод переменной С осуществляем с помощью процедуры InputC. В заголовке процедуры описан формальный параметр-переменная: Var с: integer - получаемое значение вводимой переменной.

Алгоритм работы процедуры InputC:

В цикле вводим с клавиатуры значение переменной сL, одновременно проверяется находится ли значение сL в диапазоне - 32768. +32767 (диапазон значений для целых чисел типа INTEGER). Тело цикла расположено между Repeat. и. Until. Подробнее о циклах см. [4].

Переменной с присваиваем значение равное целой части (функция trunc) переменной cL c: =trunc (cL);

Полученное значение переменной с передается в основную программу.

Алгоритм выполнения главной программы:

В цикле Repeat. Until (ch='n') or (ch: ='N') выполняем ввод переменных, проверку знаменателя на ноль и вычисление значения выражения для одного комплекта данных a,b,c:

Вводим значение переменной а: Readln (а);

Вводим значение переменной b: Readln (b);

Обращаемся к процедуре InputC (с) для ввода значения целочисленной переменной c (значение с передается в основную программу из процедуры InputC).

Проверяем значение функции Flag. Если оно True, то выводим значение выражения на экран, иначе управление переходит на метку L1, повторяем ввод переменных a, b, c до тех пор, пока знаменатель примет значение, отличное от нуля.

После вывода результата на экране дисплея появляется сообщение - Опять? (y/n), переменной ch присваивается значение нажатой клавиши (оператор ReadKey читает символ с клавиатуры - N или Y). Если вы нажали N, выполнение программы заканчивается, если нажали клавишу Y, - управление передается на начало цикла и вы можете повторить вычисление с новыми значениями переменных a,b,c.

Приложение 3. Пример выполнения контрольной работы № 2

inv1='Повторите ввод';

inv2='Деление на ноль!!!!!!! ';

inv3='Результат ';

inv4='выходит за диапазон [-32768.32767]!!!! ';

inv5='Вводимое значение ';

invA='A';

invB='B';

Label L1;

var

a,b,x: Integer;

ch: Char;

{Вычисление значения X с проверкой на допустимый диапазон

для переменной типа INTEGER}

function F (a,b: Integer; Var x: Integer): Boolean;

Var x1: Real;

s1: String;

Begin

F: =True;

if b>a then x1: =b/4.0*a {Только так, иначе будет ошибка вычисления!!!! }

else if b=a then x1: =-55

else if a=0 then

Begin

s1: =inv2+inv1;

Writeln (s1);

F: =False;

Exit;

End

else x1: = (b-5.0) /a;

{---- - Проверка результата на допустимый диапазон - -----}

if (x1>=-32768) and (x1<=32767) then x: =trunc (x1)

else

Begin

s1: =inv3+inv4;

Writeln (s1);

Writeln (x1);

Writeln (inv1);

F: =False;

Exit;

End

End;

{Процедура ввода исходного значения переменной А с проверкой на область

допустимых значений}

Procedure Input (Var A: integer; inv: String);

Label L;

Var aL: Real;

s1: String;

Begin

L:

Write ('Введите значение '+inv,'===>');

Readln (aL);

if (aL>=-32768) and (aL<=32767) then A: =trunc (aL)

else

Begin

s1: =inv5+inv4;

Writeln (s1);

Writeln (inv1);

goto L;

End

End;

{Главная программа}

begin

Repeat

ClrScr;

Writeln (' Вариант 30');

Writeln (' a*b/4, если b > a');

Writeln (' X = - 55, если b = a');

Writeln (' (b - 5) /a, если b < a');

Writeln;

L1:

Input (b, invB);

Input (a, invA);

if F (a,b,x) then Writeln ('x=',x)

else goto L1;

Writeln ('Опять? (y/n) ');

ch: =ReadKey;

Until (ch='n') or (ch='N');

end.

В контрольной работе №2 необходимо вычислить значение целочисленной переменной Х в зависимости от значений тоже целочисленных переменных a и b c учетом области допустимых значений.

Программе присвоено имя Work2:

В фигурных скобках (комментарий) записано условие задачи варианта 30.

В поле вызова библиотечных модулей USES записан модуль CRT.

В поле задания констант определены значения строковых констант: inv1, inv2, inv3, inv4, inv5, invA, invB.

В поле меток описана метка L1.

В поле описания переменных описаны переменные - a, b, x: integer; ch: char.

Далее следуют описания функции F и процедуры Input.

Записана главная программа, которая вызывает нужные процедуры и функции, согласно алгоритму решения задачи.

Функция F определена как BOOLEAN. В заголовке функции описаны входные параметры a,b: integer (передаются из основной программы) и выходной параметр x: integer (передается в основную программу). В теле функции используются локальные переменные x1: real и s1: string.

Алгоритм выполнения функции F

Сначала функции F присваивается значение TRUE и проверяется b>a.

Если условие выполняется, тогда вычисляется значение x1: =b/4.0*a.

Иначе проверяется b=a.

Если да, то х1: =-55.

Если же это условие не выполняется, то остается условие b<a, в котором надо проверить на ноль знаменатель a выражения (b-5) /a.

Если это условие (a=0) выполняется (знаменатель в выражении (b-5) /a равен нулю), вычисляется составной оператор после THEN, заключенный в скобки - begin. end:

В этом случае строковая переменная s1: =inv1+inv2 будет равна:

`Деление на ноль!!!!!!! Повторите ввод'.

Это сообщение выводится на экран.

Функция F принимает значение FALSE и управление передается по EXIT в основную программу.

В случае, если знаменатель не равен нулю, вычисляется значение x1: = (b-5.0) /a.

Далее проверяется, входит ли значение х1 в допустимый диапазон (для переменных типа INTEGER).

Если да, то целая переменная получает значение х: =trunc (x1).

Если значение х1 выходит за допустимый диапазон, то:

s1: =inv3+inv4 (`Результат выходит за диапазон [-3268.32767]!!!! ');

значение S1 выводится на экран - Writeln (s1);

выводится на экран полученное значение Х1 - Writeln (x1);

и новое приглашение - Writeln (Inv1) (`Повторите ввод').

Функция F принимает значение FALSE и управление по EXIT передается в главную программу.

Далее описана процедура ввода исходного значения переменной А с проверкой на область допустимых значений. Имя процедуры - Input. В заголовке описаны формальные параметры A: integer и inv: string (имя переменной). В теле процедуры используются локальные переменные al: real и s1: string, в поле описания меток определена метка L.

Алгоритм выполнения процедуры Input

На экран сообщаем о вводе переменной А - Write (`Введите значение '+ inv,'===>'). При выполнении этого оператора на экране появляется сообщение: Введите значение А===>.

Вводим с клавиатуры ее значение - READLN (aL).

Проверяем входит ли это значение в допустимый диапазон:

если да, то A: =TRUNC (aL),

если нет, то переменная s1получает значение s1: =inv5+inv4

(`Вводимое значение выходит за диапазон [-32768.32767]!!! ').

На экран выводится значение inv1 (`Повторите ввод').

Управление передается на метку L для повторного ввода значения А.

Эта процедура может быть использована для ввода и контроля диапазона любой целочисленной переменной типа INTEGER.

Описание главной программы

В цикле REPEAT. UNTIL очищается экран (ClrScr), выводится на экран вид исходного задания, через процедуру INPUT вводятся переменные a и b, через функцию F вычисляется искомое значение x.

Если значение функции F равно False, управление передается на метку L1 для повторного ввода переменных а и b.

Если значение функции F равно TRUE, - выводится результат (переменная х).

На экране появляется `Опять? (Y/N) '.

Переменной ch: =ReadKey и в зависимости от ответа управление передается на начало цикла (ch: ='Y') или программа заканчивает выполнение (ch: = `N').

Приложение 4. Пример выполнения контрольной работы № 3

Begin

Repeat

Write ('Введите значение'+inv,'=====>');

Readln (N);

Until (N<=NN) and (N>=1);

End;

{Ввод N значений компонент вектора A [i], - 2147483648<=A [i] <= 2147483647}

Procedure InputVector (N: integer; Var A: arrayA);

Label L;

Var i: integer;

Ra: Real;

s1: String;

Begin

for i: =1 to N do

Begin

L:

Write ('Введите значение элемента вектора A [', i,'] =====>');

Readln (Ra);

if (Ra>=-2147483648.0) and (Ra<=2147483647.0) then A [i]: =trunc (Ra)

else

Begin

s1: =inv5+inv4;

Writeln (s1);

Writeln (inv1);

goto L;

End

End;

End;

{Вывод значений компонент вектора A построчно}

Procedure OutputVector (N: integer; A: arrayA);

Var i: integer;

Begin

Writeln (' - ---- - Исходный вектор - ------');

for i: =1 to N do

Write (A [i]: 11,' ');

Writeln;

End;

{Нахождение суммы первых K отрицательных элементов массива A длиной N}

Function Summa (k,N: Integer; A: ArrayA): Extended;

Var i,Kk: integer;

S: Extended;

Begin

Kk: =1; {Счетчик отрицательных элементов массива}

S: =0;

for i: =1 to N do

if (A [i] <0) and (Kk<=k) then

Begin

S: =S+A [i];

Kk: =Kk+1

End;

Summa: =S

End;

{Главная программа}

begin

Repeat

ClrScr;

Input (invN,NN,N); {ввод конкретной длины массива N<=NN }

{ввод числа считаемых отрицательных элементов массива K<=N}

Input (invK,N,K);

InputVector (N,A);

OutputVector (N,A);

Writeln ('Сумма первых K отрицательных элементов массива A=',

Summa (k,N,A): 15: 0);

Writeln ('Повторить? (y/n) ');

ch: =ReadKey;

Until (ch='n') or (ch='N');

end.

Для получения результата в контрольной работе №3 (вариант 60) необходимо ввести фактическое значение длины массива N (1<=N<=NN), значение числа считаемых отрицательных элементов массива К (K<=N) и значения элементов исходного массива A [i], i=1,.,N (с проверкой на диапазон LONGINT).

Имя программы - WORK3.

В фигурные скобки включены директивы компилятора (см. Прил.8) для обработки вещественной суммы типа EXTENDED:

$N+ - использовать числовой сопроцессор (реализовать операции с плавающей точкой аппаратно);

$E+ - включить режим программной эмуляции сопроцессора.

В поле описания библиотек, констант и переменных заданы стандартный модуль CRT, определены константы: NN, invN, invK, inv1, inv4, inv5.

Описан собственный тип данных ArrayA для описания массива длиной NN, элементы которого имеют тип LongInt, - Type ArrayA=Array [1. NN] of Longint;

Описаны переменные k, N: Integer и массив A: ArrayA; задана символьная переменная ch.

Далее идут описания процедур Input, InputVector, OutputVector, и функции Summa.

Записана главная программа, которая вызывает нужные процедуры и функции, согласно алгоритму решения задачи.

Описание процедуры Input

В заголовке процедуры описаны формальные переменные:

входные: inv, NN (значения которых передаются из основной программы);

выходное N (значение определяется в процедуре и передается в основную про грамму).

В цикле Repeat. Until (N<=NN) and (N>=1) вводится значение переменной N - Readln (N) с проверкой (т.е. вводимое N должно быть больше либо равно единице и меньше либо равно NN - заданному по условию задания значению размера массива). Затем управление передается в основную программу.

Описание процедуры InputVector

В заголовке процедуры описаны параметры:

N, передаваемый из основной программы;

A - массив вводимых элементов матрицы.

Описаны локальные переменные:

i: integer - параметр цикла for;

Ra: Real - рабочая переменная (вводимый элемент массива);

s1: String - строка, формируемая для аварийного вывода.

В цикле for вводятся значения элемента матрицы через рабочую переменную Ra и проверяются на допустимые значения (в данном случае взяты пределы изменения для переменных типа longint).

Если вводимое значение удовлетворяет заданному условию, то элементам матрицы присваивается значение A [i]: =trunc (ra).

Иначе

строковой переменной присваивается значение s1: =inv5+inv4;

(`вводимые значения выходят за диапазон [ - 147483648.2147483647]!!!!!! ').

это сообщение выводится на экран;

также на экран выводится сообщение "Повторите ввод";

управление передается на метку L и снова вводим значения элементов матрицы с проверкой на допустимые значения.

Управление передается в основную программу, когда закончится цикл for.

Описание процедуры OutputVector

В заголовке процедуры описаны параметры: N, передаваемый из основной программы; A - массив выводимых элементов матрицы.

Описана локальная переменная i: integer - параметр цикла for.

В процедуре в цикле for выводятся значения элементов массива А. В операторе вывода Write (A [i]: 11,' ') задан формат для выводимого элемента массива: A [i]: 11, который показывает, что для вывода значения элемента массива А отводится 11 позиций.

Затем управление передается основной программе.

Описание функции Summa

В заголовке функции описаны параметры: k - число считываемых отрицательных элементов массива к<=N; N - размерность массива, А - массив элементов. Функция Summa описана, как Extended.

В теле функции задается счетчик отрицательных элементов массива Кк, ему присваивается начальное значение 1 (Kk: =1). Начальное значение суммы равно 0 (s: =0).

В цикле for от единицы до N считается сумма первых K отрицательных элементов массива:

проверяется A [i] <0 (отрицательное число) и одновременно проверяется значение счетчика Кк<=K (не превышает числа считываемых отрицательных элементов массива K);

S: =S+A [i];

счетчик отрицательных чисел увеличивается на единицу Кк: =Кк+1.

После окончания цикла функции Summa присваивается значение полученной суммы всех отрицательных чисел - Summa: =S.

Управление передается в основную программу.

Описание главной программы

В теле основной программы в цикле Repeat. Until очищается экран (ClrScr).

Производится решение задачи для одного комплекта входных данных N, K, A:

Через вызов процедуры Input (invN,NN,N) осуществляется ввод длины массива N<=NN (переменные invN, NN являются входными, переменная N - результат работы процедуры).

Через эту же процедуру Input (invK,N,K) осуществляет ввод числа считываемых отрицательных элементов массива К<=N (переменные invК, N передаются из основной программы в процедуру, значение переменной K возвращается из процедуры в основную программу).

Процедура InputVector (N,A) осуществляет ввод элементов массива А (значение переменной N передается из основной программы, значение элементов массива А передается из процедуры).

Процедура OutputVector (N,A) осуществляет вывод элементов массива А (значение переменной N и значения элементов массива А передаются из основной программы).

Выводится значение суммы через функцию Summa (k,N,A) (значение параметров К, N, A передается из основной программы);

На экране появляется сообщение "Опять? (Y/N)".

Переменной ch присваивается значение нажатой клавиши ch: =ReadKey и в зависимости от ответа управление передается на начало цикла (ch: ='Y') или программа заканчивает выполнение (ch: = `N').

Приложение 5. Пример выполнения контрольной работы № 4

В поле описания библиотек и констант заданы стандартный модуль CRT, определена константа N=10.

Описан собственный тип данных ArrayA для описания массива размером N * N, элементы которого имеют тип Real, - Type ArrayA=Array [1. N,1. N] of Real.

Описаны переменные: целочисленная k: Integer, массив A: ArrayA; символьная переменная ch: char.

Далее идут описания процедур InputN, InputMatrix, OutputMatrix, и Evaluate.

Записана главная программа, которая вызывает нужные процедуры и функции, согласно алгоритму решения задачи.

Описание процедуры InputN

В заголовке процедуры описан один формальный параметр:

выходное k (значение определяется в процедуре и передается в основную про - грамму).

В цикле Repeat. Until (K<=N) and (K>1) вводится значение переменной K - Readln (K) с проверкой (т.е. вводимое K должно быть больше единицы и меньше либо равно N - заданному по условию максимальному значению размера массива А). Затем управление передается в основную программу.