.

Воронеж 2006

• Содержание
• Введение. 3
• 1. Теоретическая часть. 4
• 1.1. Основные понятия алгоритмического языка. 4
• 1.2. Основные символы 5
• 1.3. Элементарные конструкции. 7
• 1.4. Концепция типа для данных. 8
• 1.5. Стандартные типы данных. 11
• 1.6. Константы 15
• 1.7. Переменные. Инициализация переменных. 16
• 1.8. Оператор присваивания. 18
• 1.9. Операторы ввода и вывода. 18
• 1.10. Структура программы. 21
• 2. Экспериментальная часть. 24
• 2.1. Постановка задачи. 24
• 2.2. Алгоритм решения задачи. 25
• 2.3. Описание программы. 26
• 2.4. Анализ ошибок и отладка программы. 27
• 2.5. Анализ результатов. 27
• Заключение. 28
• Список литературы. 29
• Приложение. 30

Введение

В настоящее время, с наступлением века высоких технологий, ни одна отрасль науки и техники не представима без использования вычислительной техники. В свою очередь работа вычислительной техники не возможна без наличия программного обеспечения, соответствующего современным требованиям качества. Для создания такого программного обеспечения человеку необходимо добиться взаимопонимания между программистом и машиной. Именно в этих целях создаются языки программирования (алгоритмические языки), которые одинаково понятны как человеку, так и машине.

Алгоритмические языки делятся на языки низкого, среднего и высокого уровней. Для написания сложных и громоздких программ наиболее удобны языки высокого уровня, но для изучения основ программирования более удобны языки среднего уровня, так как они более примитивны и соответственно входящие в них команды вынуждают программиста прописывать алгоритм, по которому должна действовать машина подробнее, нежели это происходит в языках высокого уровня.

Алгоритмический язык Pascal является языком среднего уровня. Этот язык не позволяет воплощать в жизнь сложно алгоритмированные проекты. Pascal может быть использован для обучения работы рационализираванию и другой предварительной обработки алгоритмов, а так же для написания небольших вспомогательных программ, используемых более крупными приложениями. Также программы, написанные на этом языке могут послужить основой для создания более сложных приложений, обладающих меньшей потребностью в системных ресурсах машины.

1. Теоретическая часть.

1.1 Основные понятия алгоритмического языка

В математике принято классифицировать переменные в соответствии с некоторыми важными характеристиками. Производится строгое разграничение между вещественными, комплексными и логическими переменными, между переменными, представляющими отдельные значения и множество значений и так далее.

При обработке данных на ЭВМ такая классификация еще более важна. В любом алгоритмическом языке каждая константа, переменная, выражение или функция бывают определенного типа.

В языке ПАСКАЛЬ существует правило: тип явно задается в описании переменной или функции, которое предшествует их использованию. Концепция типа языка ПАСКАЛЬ имеет следующие основные свойства:

-любой тип данных определяет множество значений, к которому принадлежит константа, которые может принимать переменная или выражение, или вырабатывать операция или функция;

-тип значения, задаваемого константой, переменной или выражением, можно определить по их виду или описанию;

-каждая операция или функция требует аргументов фиксированного типа и выдает результат фиксированного типа.

Отсюда следует, что транслятор может использовать информацию о типах для проверки вычислимости и правильности различных конструкций.

Тип определяет:

-возможные значения переменных, констант, функций, выражений, принадлежащих к данному типу;

-внутреннюю форму представления данных в ЭВМ;

-операции и функции, которые могут выполняться над величинами, принадлежащими к данному типу.

Обязательное описание типа приводит к избыточности в тексте программ, но такая избыточность является важным вспомогательным средством разработки программ и рассматривается как необходимое свойство современных алгоритмических языков высокого уровня. В языке ПАСКАЛЬ существуют скалярные и структурированные типы данных.

К скалярным типам относятся стандартные типы и типы, определяемые пользователем.

Стандартные типы включают целые, действительные, символьный, логические и адресный типы. Типы, определяемые пользователем, - перечисляемый и интервальный.

Структурированные типы имеют четыре разновидности: массивы, множества, записи и файлы.

Кроме перечисленных, TURBO PASCAL включает еще два типа - процедурный и объектный.

Из группы скалярных типов можно выделить порядковые типы, которые характеризуются следующими свойствами:

-все возможные значения порядкового типа представляют собой ограниченное упорядоченное множество;

-к любому порядковому типу может быть применена стандартная функция Ord, которая в качестве результата возвращает порядковый номер конкретного значения в данном типе;

-к любому порядковому типу могут быть применены стандартные функции Pred и Succ, которые возвращают предыдущее и последующее значения соответственно;

- к любому порядковому типу могут быть применены стандартные функции Low и High, которые возвращают наименьшее и наибольшее значения величин данного типа.

В языке ПАСКАЛЬ введены понятия эквивалентности и совместимости типов.

Два типа Т1 и Т2 являются эквивалентными (идентичными), если выполняется одно из двух условий:

-Т1 и Т2 представляют собой одно и то же имя типа;

- тип Т2 описан с использованием типа Т1 с помощью равенства или последовательности равенств. Например:

type

T1 = Integer;

T2 = T1;

T3 = T2;

Менее строгие ограничения определены совместимостью типов. Например, типы являются совместимыми, если:

-они эквивалентны;

-являются оба либо целыми, либо действительными;

-один тип - интервальный, другой - его базовый;

-оба интервальные с общим базовым;

один тип - строковый, другой - символьный.

В ТУРБО ПАСКАЛЬ ограничения на совместимость типов можно обойти с помощью приведения типов. Приведение типов позволяет рассматривать одну и ту же величину в памяти ЭВМ как принадлежащую разным типам. Для этого используется конструкция

Имя_Типа (переменная или значение).

Например,

Integer ('Z')

представляет собой значение кода символа 'Z' в двухбайтном представлении целого числа, а

Byte(534)

даст значение 22, поскольку целое число 534 имеет тип Word и занимает два байта, а тип Byte занимает один байт, и в процессе приведения старший байт будет отброшен.

1.5.Стандартные типы данных

К стандартным относятся целые, действительные, логические, символьный и адресный типы.

ЦЕЛЫЕ типы определяют константы, переменные и функции, значения которых реализуются множеством целых чисел, допустимых в данной ЭВМ.

тип диапазон значений требуемая память

__________________________________________________________

Shortint -128 .. 127 1 байт

Integer -32768 .. 32767 2 байта

Longint -2147483648 .. 2147483647 4 байта

Byte 0 .. 255 1 байт

Word 0 .. 65535 2 байта

__________________________________________________________

Над целыми операндами можно выполнять следующие арифметические операции: сложение, вычитание, умножение, деление, получение остатка от деления. Знаки этих операций:

+ - * div mod

Результат арифметической операции над целыми операндами есть величина целого типа. Результат выполнения операции деления целых величин есть целая часть частного. Результат выполнения операции получения остатка от деления - остаток от деления целых. Например:

17 div 2 = 8, 3 div 5 = 0.

17 mod 2 = 1, 3 mod 5 = 3.

Операции отношения, примененные к целым операндам, дают результат логического типа TRUE или FALSE (истина или ложь).

В языке ПАСКАЛЬ имеются следующие операции отношения: равенство =, неравенство <>, больше или равно >=, меньше или равно <=, больше >, меньше <.

К аргументам целого типа применимы следующие стандартные (встроенные) функции, результат выполнения которых имеет целый тип:

Abs(X), Sqr(X), Succ(X), Pred(X),

и которые определяют соответственно абсолютное значение Х, Х в квадрате, Х+1, Х-1.

Следующая группа стандартных функций для аргумента целого типа дает действительный результат:

Sin(X), Cos(X), ArcTan(X), Ln(X), Exp(X), Sqrt(X).

Эти функции вычисляют синус, косинус и арктангенс угла, заданного в радианах, логарифм натуральный, экспоненту и корень квадратный соответственно.

Результат выполнения функции проверки целой величины на нечетность Odd(X) имеет значение истина, если аргумент нечетный, и значение ложь, если аргумент четный:

X=5 Odd(X)=TRUE , X=4 Odd(X)=FALSE.

Для быстрой работы с целыми числами определены процедуры:

Inc(X) X:=X+1

Inc(X,N) X:=X+N

Dec(X) X:=X-1

Dec(X,N) X:=X-N

ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ типы определяет те данные, которые реализуются подмножеством действительных чисел, допустимых в данной ЭВМ.

Тип Диапазон Количество цифр Требуемая

значений мантиссы память (байт)

--------------------------------------------------------------------------------------------

Real 2.9e-39 .. 1.7e+38 11 6

Single 1.5e-45 .. 3.4e+38 7 4

Double 5.0e-324 .. 1.7e+308 15 8

Extended 3.4e-4932 .. 1.1e+4932 19 10

Comp -9.2e+18 .. 9.2e+18 19 8

--------------------------------------------------------------------------------------------

Тип Real определен в стандартном ПАСКАЛЕ и математическим сопроцессором не поддерживается.

Остальные действительные типы определены стандартом IEEE 457 и реализованы на всех современных компьютерах.

Для их использования при наличии сопроцессора или при работе на ЭВМ типа 80486 необходимо компилировать программу с ключом {$ N+}, а при отсутствии сопроцессора - с ключами {$N-,E+}.

Тип Comp хотя и относится к действительным типам, хранит только длинные целые значения.

Над действительными операндами можно выполнять следующие арифметические операции, дающие действительный результат:

сложение +, вычитание -, умножение *, деление /.

К величинам действительного типа применимы все операции отношения, дающие булевский результат.

Один из операндов, участвующих в этих операциях, может быть целым.

К действительным аргументам применимы функции, дающие действительный результат:

Abs(X), Sqr(X), Sin(X), Cos(X), ArcTan(X), Ln(X), Exp(X),

Sqrt(X), Frac(X), Int(X), Pi.

Функция Frac(X) возвращает дробную часть X, функция Int(X) - целую часть X.

Безаргументная функция Pi возвращает значение числа Пи действительного типа.

К аргументам действительного типа применимы также функции

Trunc(X) и Round(X), дающие целый результат. Первая из них выделяет целую часть действительного аргумента путем отсечения дробной части, вторая округляет аргумент до ближайшего целого.

ЛОГИЧЕСКИЙ тип (Boolean) определяет те данные, которые могут принимать логические значения TRUE и FALSE.

К булевским операндам применимы следующие логические операции:

not and or xor.

ЛОГИЧЕСКИЙ тип определен таким образом, что FALSE < TRUE. Это позволяет применять к булевским операндам все операции отношения.

В ТУРБО ПАСКАЛЬ введены еще разновидности логического типа: ByteBool, WordBool и LongBool, которые занимают в памяти ЭВМ один, два и четыре байта соответственно.

СИМВОЛЬНЫЙ тип (Char) определяет упорядоченную совокупность символов, допустимых в данной ЭВМ. Значение символьной переменной или константы - это один символ из допустимого набора.

Символьная константа может записываться в тексте программы тремя способами:

-как один символ, заключенный в апострофы, например:

'A' 'a' 'Ю' 'ю';

-с помощью конструкции вида #K, где K - код соответствующего символа, при этом значение K должно находиться в пределах 0..255;

-с помощью конструкции вида ^C, где C - код соответствующего управляющего символа, при этом значение C должно быть на 64 больше кода управляющего символа.

К величинам символьного типа применимы все операции отношения.

Для величин символьного типа определены две функции преобразования

Ord(C) Chr(K).

Первая функция определяет порядковый номер символа С в наборе символов, вторая определяет по порядковому номеру К символ, стоящий на К-ом месте в наборе символов. Порядковый номер имеет целый тип.

К аргументам символьного типа применяются функции, которые определяют предыдущий и последующий символы:

Pred(C) Succ(C). Pred('F') = 'E' ; Succ('Y') = 'Z' .

При отсутствии предыдущего или последующего символов значение соответствующих функций не определено.

Для литер из интервала 'a'..'z' применима функция UpCase(C), которая переводит эти литеры в верхний регистр 'A'..'Z'.

АДРЕСНЫЙ тип (Pointer) определяет переменные, которые могут содержать значения адресов данных или фрагментов программы. Для хранения адреса требуются два слова (4 байта), одно из них определяет сегмент, второе - смещение.

Работа с адресными переменными (указателями) будет рассмотрена позже, сейчас отметим, что для получения значения адреса какой-либо переменной введена унарная операция @.

1.6.Константы

Тип констант в языке ПАСКАЛЬ определяется по их виду: константы целого типа - это целые числа, не содержащие десятичной точки, константы действительного типа - действительные числа, логические константы - логические значения TRUE и FALSE, символьные константы - либо строки длиной в один символ, либо конструкции вида #K или ^K.

Язык ПАСКАЛЬ допускает использовать синонимы для обозначения констант, в этом случае текст программы содержит раздел описания констант, например: {}

1.7.Переменные. Инициализация переменных

Тип переменных определяется пользователем в разделе описания переменных:{}

В настоящее время в профессиональном программировании принято записывать имена переменных с использованием так называемой венгерской нотации.

Венгерская нотация - это соглашение о наименованиях переменных и функций. Соглашение широко используется при программировании на языках PASCAL, C и в среде WINDOWS.

Венгерская нотация основывается на следующих принципах:

-имена переменных и функций должны содержать префикс, описывающий их тип;

-имена переменных и функций записываются полными словами или словосочетаниями или их сокращениями, но так, чтобы по имени можно было понять назначение переменной или действие, выполняемое функцией.

Префиксы записываются малыми буквами, первая буква каждого слова -заглавная, префиксы и слова записываются либо слитно, либо через символ _ (подчеркивание).

Для языка PASCAL могут быть рекомендованы следующие префиксы для скалярных переменных и функций:

Префикс Тип Префикс Тип

------------------------------------------------------------------------------------

by Byte si Single

sh Shortint d Double

i Integer e Extended

w Word c Comp

l Longint ch Char

r Real b Boolean

------------------------------------------------------------------------------------

Для величин структурированного типа могут быть использованы следующие префиксы:

a Array

s String

sz Stringz

se Set

re Record

f File

t Text

Например:

rV, arVector[1..20], sName, iCount.

В откомпилированной программе для всех переменных отведено место в памяти, и всем переменным присвоены нулевые значения.

Для задания начальных значений переменным (инициализации переменных) TURBO PASCAL позволяет присваивать начальные значения переменным одновременно с их описанием. Для этого используется конструкция имя переменной:

тип = значение;

которая должна быть размещена в разделе описания констант, например:

const rWeight: Real = 0.4;

1.8.Оператор присваивания