Основы программирования на языке Паскаль

Описать переменную-массив можно и сразу (без предварительного описания типа) в разделе описания переменных:

Var <Переменная-массив> : Array [<Диапазон индексов>] Of <Тип элементов>;

Примеры описания массивов:

Var

S, BB : Array [1..40] Of Real;

N : Array ['A'..'Z'] Of Integer;

R : Array [-20..20] Of Word;

T : Array [1..40] Of Real;

Теперь переменные S, BB и T представляют собой массивы из сорока вещественных чисел; массив N имеет индексы символьного типа и целочисленные элементы; массив R может хранить в себе 41 число типа Word.

Единственным действием, которое возможно произвести с массивом целиком - присваивание. Для данного примера описания впоследствии допустима следующая запись:

S:=BB;

Однако, присваивать можно только массивы одинаковых типов. Даже массиву T присвоить массив S нельзя, хотя, казалось бы, их описания совпадают, произведены они в различных записях раздела описания.

Никаких других операций с массивами целиком произвести невозможно, но с элементами массивов можно работать точно также, как с простыми переменными соответствующего типа. Обращение к отдельному элементу массива производится при помощи указания имени всего массива и в квадратных скобках - индекса конкретного элемента. Например:

R[10] - элемент массива R с индексом 10.

Фундаментальное отличие компонента массива от простой переменной состоит в том, что для элемента массива в квадратных скобках может стоять не только непосредственное значение индекса, но и выражение, приводящее к значению индексного типа. Таким образом реализуется косвенная адресация:

BB[15] - прямая адресация;

BB[K] - косвенная адресация через переменную K, значение которой будет использовано в качестве индекса элемента массива BB.

Такая организация работы с такой структурой данных, как массив, позволяет использовать цикл для заполнения, обработки и распечатки его содержимого.

Если вы помните, с такой формой организации данных мы встречались, когда изучали строковые переменные. Действительно, переменные типа String очень близки по своим свойствам массивам типа Char. Отличия в следующем: строковые переменные можно было вводить с клавиатуры и распечатывать на экране (с обычным массивом это не проходит); длина строковой переменной была ограничена 255 символами (255 B), а для размера массива критическим объемом информации является 64 KB.

Теперь рассмотрим несколько способов заполнения массивов и вывода их содержимого на экран. В основном мы будем пользоваться числовыми типами компонент, но приведенные примеры будут справедливы и для других типов (если они допускают указанные действия).

Program M1;

Var

A : Array [1..20] Of Integer;

Begin

A[1]:=7; {Заполняем массив значениями (отдельно каждый компонент)}

A[2]:=32;

A[3]:=-70;

A[20]:=56;

Writeln(A[1],A[2],A[3], ?,A[20])

End.

Как бы ни был примитивен приведенный пример, он все же иллюстрирует возможность непосредственного обращения к каждому элементу массива отдельно. Правда, никакого преимущества массива перед несколькими простыми переменными здесь не видно. Поэтому - другой способ:

Program M2;

Var

A : Array [1..20] Of Integer;

I : Integer;

Begin

For I:=1 To 20 Do {Организуем цикл с параметром I по всем возможным}

Readln(A[I]); {значениям индексов и вводим A[I] с клавиатуры }

For I:=20 Downto 1 Do {Распечатываем массив в обратном порядке}

Write(A[I],'VVV')

End.

Эта программа вводит с клавиатуры 20 целых чисел, а затем распечатывает их в обратном порядке. Теперь попробуйте написать такую же программу, но без использования структуры массива. Во сколько раз она станет длиннее? Кстати, введение язык Паскаль цикла с параметром было обусловлено во многом необходимостью обработки информационных последовательностей, т. е. массивов.

Следующая программа заполняет массив значениям квадратов индексов элементов:

Program M3;

Const

N=50; {Константа N будет содержать количество элементов массива}

Var

A : Array [1..N] Of Integer;

I : Integer;

Begin

For I:=1 To N Do

A[I]:=I*I

For I:=1 To N Do

Write(A[I],'VVV')

End.

В дальнейшем для учебных целей мы будем использовать массивы, заданные с помощью генератора случайных чисел. В языке Паскаль случайные числа формирует функция Random. Числа получаются дробными, равномерно расположенными в интервале от 0 до 1. Выражение, дающее целое случайное число в интервале [-50,50] будет выглядеть так:

Trunc(Random*101)-50

Зададим и распечатаем случайный массив из сорока целых чисел:

Program M4;

Const

N=40; {Константа N будет содержать количество элементов массива}

Var

A : Array [1..N] Of Integer;

I : Integer;

Begin

For I:=1 To N Do

Begin

A[I]:= Trunc(Random*101)-50

Write(A[I],'VVV')

End

End.

С обработкой линейных массивов связано множество задач. Их мы рассмотрим на практических занятиях.

Двумерные и многомерные массивы.

Представьте себе таблицу, состоящую из нескольких строк. Каждая строка состоит из нескольких ячеек. Тогда для точного определения положения ячейки нам потребуется знать не одно число (как в случае таблицы линейной), а два: номер строки и номер столбца. Структура данных в языке Паскаль для хранения такой таблицы называется двумерным массивом. Описать такой массив можно двумя способами:

I.

Var

A : Array [1..20] Of Array [1..30] Of Integer;

II.

Var

A : Array [1..20,1..30] Of Integer;

В обоих случаях описан двумерный массив, соответствующий таблице, состоящей из 20 строк и 30 столбцов. Приведенные описания совершенно равноправны.

Отдельный элемент двумерного массива адресуется, естественно, двумя индексами. Например, ячейка, находящаяся в 5-й строке и 6-м столбце будет называться A[5][6] или A[5,6].

Для иллюстрации способов работы с двумерными массивами решим задачу: "Задать и распечатать массив 10X10, состоящий из целых случайных чисел в интервале [1,100]. Найти сумму элементов, лежащих выше главной диагонали."

При отсчете, начиная с левого верхнего угла таблицы, главной будем считать диагональ из левого верхнего угла таблицы в правый нижний. При этом получается, что элементы, лежащие на главной диагонали будут иметь одинаковые индексы, а для элементов выше главной диагонали номер столбца будет всегда превышать номер строки. Договоримся также сначала указывать номер строки, а затем - номер столбца.

Program M5;

Var

A : Array[1..10,1..10] Of Integer;

I, K : Byte;

S : Integer;

Begin

S:=0;

For I:=1 To 10 Do

Begin

For K:=1 To 10 Do

Begin

A[I,K]:=Trunc(Random*100)+1;

Write(A[I,K]:6);

If K>I Then S:=S+A[I,K]

End;

Writeln

End;

Writeln('Сумма элементов выше гл. диагонали равнаV',S)

End.

Если модель данных в какой-либо задаче не может свестись к линейной или плоской таблице, то могут использоваться массивы произвольной размерности. N-мерный массив характеризуется N индексами. Формат описания такого типа данных:

Type

<Имя типа>=Array[<диапазон индекса1>,<диапазон индекса2>,...

<диапазон индекса N>] Of <тип компонент>;

Отдельный элемент именуется так:

<Имя массива>[<Индекс 1>,<Индекс 2>,...,<Индекс N>]

Процедуры и функции.

При решении сложных объемных задач часто целесообразно разбивать их на более простые. Метод последовательной детализации позволяет составить алгоритм из действий, которые, не являясь простыми, сами представляют собой достаточно самостоятельные алгоритмы. В этом случае говорят о вспомогательных алгоритмах или подпрограммах. Использование подпрограмм позволяет сделать основную программу более наглядной, понятной, а в случае, когда одна и та же последовательность команд встречается в программе несколько раз, даже более короткой и эффективной.

В языке Паскаль существует два вида подпрограмм: процедуры и функции, определяемые программистом. Процедурой в Паскале называется именованная последовательность инструкций, реализующая некоторое действие. Функция отличается от процедуры тем, что она должна обязательно выработать значение определенного типа.

Процедуры и функции, используемые в программе, должны быть соответствующим образом описаны до первого их упоминания. Вызов процедуры или функции производится по их имени.

Подпрограммы в языке Паскаль могут иметь параметры (значения, передаваемые в процедуру или функцию в качестве аргументов). При описании указываются так называемые формальные параметры (имена, под которыми будут фигурировать передаваемые данные внутри подпрограммы) и их типы. При вызове подпрограммы вместе с ее именем должны быть заданы все необходимые параметры в том порядке, в котором они находятся в описании. Значения, указываемые при вызове подпрограммы, называются фактическими параметрами.

Формат описания процедуры:

Procedure <Имя процедуры> (<Имя форм. параметра 1>:<Тип>;

< Имя форм. параметра 2>:<Тип>?);

<Раздел описаний>

Begin

<Тело процедуры>

End;

Раздел описаний может иметь такие же подразделы, как и раздел описаний основной программы (описание процедур и функций - в том числе). Однако все описанные здесь объекты "видимы" лишь в этой процедуре. Они здесь локальны также, как и имена формальных параметров. Объекты, описанные ранее в разделе описаний основной программы и не переопределенные в процедуре, называются глобальными для этой подпрограммы и доступны для использования.

Легко заметить схожесть структуры программы целиком и любой из ее процедур. Действительно, ведь и процедура и основная программа реализуют некий алгоритм, просто процедура не дает решения всей задачи. Отличие в заголовке и в знаке после End.

Формат описания функции:

Function <Имя функции> (<Имя форм. параметра 1>:<Тип>;

< Имя форм. параметра 2>:<Тип>?) : <Тип результата>;

<Раздел описаний>

Begin

<Тело функции>

End;

В теле функции обязательно должна быть хотя бы команда присвоения такого вида: <Имя функции>:=<Выражение>;

Указанное выражение должно приводить к значению того же типа, что и тип результата функции, описанный выше.

Вызов процедуры представляет в программе самостоятельную инструкцию:

<Имя процедуры>(<Фактический параметр 1>, < Фактический параметр 2>?);

Типы фактических параметров должны быть такими же, что и у соответсвующих им формальных.

Вызов функции должен входить в выражение. При вычислении значения такого выражения функция будет вызвана, действия, находящиеся в ее теле, будут выполнены, в выражение будет подставлено значение результата функции.

Приведем простейший пример использования подпрограммы.

Задача: "Найти максимальное из трех введенных чисел". Для решения воспользуемся описанием функции, принимающей значение максимального из двух чисел, которые передаются в нее в виде параметров.

Program Fn;

Var

A,B,C :Real;

Function Max(A,B:Real):Real; {Описываем функцию Max с формальными}

Begin {параметрами A и B, которая принимает }

If A>B Then Max:=A {значение максимального из них }

Else Max:=B {Здесь A и B - локальные переменные }

End;

Begin

Writeln('Введите три числа');

Readln(A,B,C);

Writeln('Максимальным из всех является ', Max(Max(A,B),C))

End.

Обратите внимание на краткость тела основной программы и на прозрачность действий внутри функции. Формальные параметры A и B, используемые в подпрограмме, не имеют никакого отношения переменным A и B, описанным в основной программе.

Существует два способа передачи фактических параметров в подпрограмму: по значению и по ссылке. В первом случае значение переменной-фактического параметра при вызове подпрограммы присваивается локальной переменной, являющейся формальным параметром подпрограммы. Что бы потом ни происходило с локальной переменной, это никак не отразится на соответствующей глобальной. Для одних задач это благо, но иногда требуется произвести в подпрограмме действия над самими переменными, указанными в качестве фактических параметров. На помощь приходит второй способ. Происходит следующее: при обращении к подпрограмме не происходит формирования локальной переменной-формального параметра. Просто на время выполнения подпрограммы имя этой локальной переменной будет указывать на ту же область памяти, что и имя соответствующей глобальной переменной. Если в этом случае изменить локальную переменную, изменятся данные и в глобальной.

Передача параметров по ссылке отличается тем, что при описании подпрограммы перед именем переменной-формального параметра ставится служебное слово Var. Теперь использование в качестве фактических параметров выражений или непосредственных значений уже не допускается - они должны быть именами переменных.

Еще один классический пример. Задача: "Расположить в порядке неубывания три целых числа".

Program Pr;

Var

S1,S2,S3 :Integer;

Procedure Swap(Var A,B: Integer);{Процедура Swap с параметрами-переменными}

Var C : Integer; {C - независимая локальная переменная}

Begin

C:=A; A:=B; B:=C {Меняем местами содержимое A и B}

End;

Begin

Writeln('Введите три числа');

Readln(S1,S2,S3);

If S1>S2 Then Swap(S1,S2);

If S2>S3 Then Swap(S2,S3);

If S1>S2 Then Swap(S1,S2);

Writeln('Числа в порядке неубывания:V',S1,S2,S3)

End.

Работа с файлами.

Тип-файл представляет собой последовательность компонент одного типа, расположенных на внешнем устройстве (например, на диске). Элементы могут быть любого типа, за исключением самого типа-файла. Число элементов в файле при описании не объявляется. Работа с физическими файлами происходит через так называемые файловые переменные.

Для задания типа-файла следует использовать зарезервированные слова File и Of, после чего указать тип компонент файла.

Пример:

Type

N = File Of Integer; {Тип-файл целых чисел}

C = File Of Char; {Тип-файл символов}

Есть заранее определенный в Паскале тип файла с именем Text. Файлы этого типа называют текстовыми.

Введя файловый тип, можно определить и переменные файлового типа:

Var

F1 : N;

F2 : C;

F3 : Text;

Тип-файл можно описать и непосредственно при введении файловых переменных:

Var

Z : File Of Word;

Файловые переменные имеют специфическое применение. Над ними нельзя выполнять никаких операций (присваивать значение, сравнивать и т.д.). Их можно использовать лишь для выполнения операций с файлами (чтение, запись и т.д.).

Элементы файла считаются расположенными последовательно, то есть так же, как элементы линейного массива. Отличие же состоит в том, что, во-первых, размеры файла могут меняться, во-вторых, способ обращения к элементам совсем другой: невозможно обратиться к произвольному элементу файла; элементы его просматриваются только подряд от начала к концу, при этом в каждый момент времени доступен только один элемент. Можно представить себе, что для каждого файла существует указатель, показывающий в данный момент на определенный компонент файла. После проведения операции чтения или записи указатель автоматически передвигается на следующий компонент.

Перед тем, как осуществлять ввод-вывод, файловая переменная должна быть связана с конкретным внешним файлом при помощи процедуры Assign.

Формат:

Assign(<Имя файловой переменной>,<Имя файла>);

Имя файла задается либо строковой константой, либо через переменную типа Sting. Имя файла должно соответствовать правилам работающей в данный момент операционной системы. Если строка имени пустая, то связь файловой переменной осуществляется со стандартным устройством ввода-вывода (как правило - с консолью).

После этого файл должен быть открыт одной из процедур:

Reset(<Имя файловой переменной>);

Открывается существующий файл для чтения, указатель текущей компоненты файла настраивается на начало файла. Если физического файла, соответствующего файловой переменной не существует, то возникает ситуация ошибки ввода-вывода.

Rewrite(<Имя файловой переменной>);

Открывается новый пустой файл для записи, ему присваивается имя, заданное процедурой Assign. Если файл с таким именем уже существует, то он уничтожается.

После работы с файлом он, как правило, должен быть закрыт процедурой Close.

Close(<Имя файловой переменной>);

Это требование обязательно должно соблюдаться для файла, в который производилась запись.

Теперь рассмотрим непосредственную организацию чтения и записи.

Для ввода информации из файла, открытого для чтения, используется уже знакомый вам оператор Read. Правда, в его формате и использовании вы заметите некоторые изменения:

Read(<Имя файловой переменной>, <Список ввода>);

Происходит считывание данных из файла в переменные, имена которых указаны в списке ввода. Переменные должны быть того же типа, что и компоненты файла.

Вывод информации производит, как можно догадаться оператор Write(<Имя файловой переменной>, <Список вывода>);

Данные из списка вывода заносятся в файл, открытый для записи.

Для текстовых файлов используются также операторы Readln и Writeln с соответствующими дополнениями, относящимися к файловому вводу-выводу. Любопытно, что вывод данных на монитор и ввод с клавиатуры в языке Паскаль тоже являются действиями с файлами. Они даже имеют свои предопределенные файловые переменные текстового типа: Output и Input соответственно. Переменная Output всегда открыта для записи, Input - для чтения. Если не указывать файловые переменные в операторах ввода-вывода (придем к формату, рассмотренному в теме "Операторы ввода-вывода"), то в случае записи по умолчанию выбирается файл Output, в случае чтения - Input.

Как вы знаете, любой файл конечен и продолжать чтение из него информации можно лишь до определенного предела. Как этот предел установить? Проверить, окончен ли файл, можно вызовом стандартной логической функции Eof(<Имя файловой переменной>)

Она вырабатывает значение True, если файл окончен, и False - в противном случае.

Решим следующую задачу: "Написать программу, которая вводит с клавиатуры список фамилий учащихся, а затем распечатывает его, кроме тех учащихся, у которых фамилия начинается с буквы 'Ш'".

Так как заранее количество данных не известно, то для их хранения используем файл. Тип элементов - строковый.

Program L;

Var

I,N : Integer;

F : File Of String;

S : String;

Begin

Assign(F,'Spis.lst'); {Связываем переменную F с файлом Spis.lst}

Writeln('Введите количество учащихся');

Readln(N); {Вводим количество учащихся}

Rewrite(F); {Создаем файл для записи в него данных}

For I:=1 To N Do {Для всех учащихся}

Begin

Writeln('Введите фамилию');

Readln(S);

Write(F,S)

End;

Close(F);

Reset(F);

Writeln; Writeln('Список учащихся:');

While Not(Eof(F)) Do

Begin

Read(F,S);

If S[1]<>'Ш' Then

Writeln(S)

End;

Close(F)

End.

Размещено на Allbest.ru