Лекции 5-6: Простые операторы и программы с линейной структурой

End.

Begin

< раздел операторов >

Эта структура состоит из заголовка программы (необязательного), раздела описаний (который может в особых случаях отсутствовать) и раздела операторов, содержащего хотя бы один оператор.

Заголовок начинается ключевым словом program и имеет единственное назначение - идентифицировать программу. Мы в дальнейшем всегда будем его использовать. Имя программы - идентификатор, выбираемый программистом.

В разделе описаний должны быть описаны все нестандартные имена, используемые далее в разделе операторов этой программы. Раздел описаний реализует принцип сильной типизации, согласно которому каждый используемый объект должен быть описан и каждый объект может быть только одного типа. Описанию подлежат: типы, метки, переменные, именованные константы, процедуры, функции, модули, объекты (классы). Синтаксическая форма описаний зависит от вида описываемого объекта. Общие свойства описаний:

· Каждый вид описания начинается некоторым ключевым словом (характеризующим вид описываемого объекта). Например: var - для описания переменных, type - для описания типов, function - для описания функции.

· Порядок описаний произвольный (за исключением uses -описания используемых модулей, которое должно быть первым описанием в программе).

· Объекты со стандартными именами не описываются (они считаются уже описанными), если эти объекты используются в их стандартном смысле.

Остановимся более подробно на форме описания для переменных и констант. Описание переменных программы использует следующую синтаксическую структуру:

< описание переменных одного типа >::= var < список переменных >: < тип >;

где: < список переменных >::= < имя переменной > {, < имя переменной > }

В разделе описаний может быть несколько записанных подряд описаний переменных разных или одинаковых типов, при этом ключевое слово var достаточно указать лишь один раз. В качестве типа могут указываться имена типов или собственные описания типа. Например:

var math,phys,phil,hist:integer;{баллы по предметам}

average:real; {средний балл}

Константы следует описывать только, если в программе используются ссылки на эти константы по их мнемоническому имени. Синтаксическая структура описания константы имеет вид:

< описание константы >::= const < имя константы > = < значение константы >;

Например: const g = 9.8;

Допустим также промежуточный между переменной и константой вид, называемый типизированной константой. По своей сути - это переменные с начальным значением (инициализированные переменные), использование которых часто представляет большие удобства. Синтаксическая структура описания этих констант:

< описание типизированной константы >::= const < имя >: < тип > = < значение >;

Например: const name: string = ''; { name, инициированная как пустая строка }

Типизированные константы инициализируются только в начале работы программы, а при выходе из подпрограмм сохраняют прежние значения.

В разделе операторов (заключенных в операторные скобки begin - end) записываются операторы, реализующие алгоритм программы. В последовательности операторов один оператор отделяется от другого символом; (точка с запятой).

Замечание

Точка с запятой после оператора, за которым следует end, until может быть опущена.

Оператор представляет самостоятельный элемент действия. Операторы Паскаля могут быть простыми либо составными. Простые операторы – “не расщепляются” на более мелкие операторы, а составные операторы, наоборот, содержат в своем составе другие (простые или составные) операторы. Таким образом, сложные операторы (а, следовательно, и сложные действия) имеют вложенную структуру, комбинирующую в одну конструкцию более простые операторы. Для объединения операторов в сложный оператор помимо последовательного соединения используют и другие важные способы композиции (условные операторы, циклы и др.), которые мы рассмотрим ниже.

Замечание

Следует различать понятия "оператор" и "операция". Операция в Паскале не является самостоятельным элементом действием. Она может лишь входить в состав операторов. В операциях используют другой способ композиции - суперпозицию, т.е. подстановку операций в качестве операндов в другие операции (при соответствии типов).

Раздел операторов (как и вся программа) заканчивается символом точка. Этот символ ограничивает текст программы, так что вся последующая информация (если она есть), не воспринимается компилятором и не вызывает никаких действий.

Заметим также, что в структуре программы могут использоваться комментарии (их разрешается вставлять в любую точку структуры программы). Для создания ясных, понятных, легко читаемых текстов программ рекомендуется использовать комментарии для пояснения смысла всей программы (а также функций, процедур, модулей), переменных (особенно входных и выходных), отдельных фрагментов вычислений.

4. Стандартные типы данных, операции, выражения.

Хотя в Турбо Паскале имеется много различных стандартных типов, для простых программ (с которых мы начинаем изучение конструкций Турбо Паскаля) будет достаточно знание лишь 5 стандартных типов:

integer - целые числа;

real - вещественные числа;

char - символьный (литерный) тип;

string - строковый тип;

boolean - булевский (логический) тип.

Целые числа типа integer - это числа диапазона -32768.. 32767, над которыми допустимы обычные операции арифметики: сложения (+), вычитания (-), умножения (*). Для целочисленного деления предусмотрена операция div, а для получения остатка от деления (остатка по модулю) - операция mod. Примеры: 42 div 8 даёт результат 5, а операция 42 mod 8 даёт результат 2. Константы типа integer - обычные целые числа возможно со знаком. В этих числах недопустимы точка или запятая.

Синтаксическое определение целых чисел имеет вид:

< целое число >::= [ - | + ] { < цифра > }

В отличие от целых чисел вещественные числа типа real представляются в памяти компьютера приближенно. Константы типа real - числа, возможно с дробной частью (отделяемой от целой части точкой). Дробная часть у этих чисел может и отсутствовать. Например:

1.072359001E -0018 { число, соответствующее 1.072359001*10^-18 }

Операции сложения, вычитания, умножения для типа real обозначаются теми же символами, что и для чисел типа integer. Операция деления обозначается символом / и является делением с остатком (результатом является также число типа real).

Типы real и integer - это существенно различные типы чисел. Однако имеются и операции, которые преобразуют типы данных, такие как round(x) - округление вещественного числа x до ближайшего целого, trunc(x) - отбрасывание у вещественного числа x дробной части.

Для типов integer и real допустима также операция возведения в квадрат sqr, и извлечения квадратного корня sqrt (результатом этой операции всегда является число типа real, если этот результат существует).

Символьный тип имеет своими значениями (константами) символы кодовой таблицы ASCII (всего 256 символов). Некоторые из этих символов имеют привычное изображение и могут использоваться как элементы различных текстов (например, буквы, цифры, разделительные символы). Это - информационные символы. Однако в кодовой таблице есть и управляющие символы - неотображаемые при печати текстов (например, символ конца страницы, конца строки, табуляции и др.). Константы информационных символов представляются как символы, заключенные в апострофы. Например: 'G', 'П', 'k', 'л', '4'. Заметим, что '4' не является числом 4, это - символ 4. Важнейшие функции над символами: это ord - преобразование символа в код (номер символа в кодовой таблице) и chr - преобразование кода в символ. Вместо функции chr можно также использовать операцию, обозначаемую знаком #. Например #9 - табуляция, #12 - прогон страницы, #68 - символ 'D'. Таким образом, операция # даёт более универсальный способ представления символов кодовой таблицы.

Строковый тип имеет своими значениями (константами) последовательности символов кодовой таблицы (в том числе и одиночные символы). Строковые константы, как и символьные константы, заключаются в апострофы. Тип string включает все строки длиной до 255 символов, в том числе пустую строку, обозначаемую как ''. В строковом типе можно указывать максимальную длину строки, меньшую 255 в форме string [<длина>], где <длина> - целое число без знака, не превышающее 255. Основная операция над строками - операция сцепления (конкатенация), обозначаемая символом +. Она присоединяет к концу первой строки вторую строку. Например: 'Турбо' +' Паскаль' дает результатом строку 'Турбо Паскаль'.

Замечание

Символ апостроф ' в строке символов представляется парой апострофов. Например: 'Это есть '' - апостроф'.

Булевский (логический) тип Boolean содержит всего лишь два значения - true и false, обозначающие соответственно истинное и ложное значение. Значение типа Boolean часто используется для результата бинарных отношений между числами (типов integer или real), символами или строками. Это уже упоминаемые выше 6 отношений: <, <=, >, >=, =, <>.

Для чисел смысл этих отношений очевиден, при этом следует проявлять осторожность при использовании отношения = для сравнения чисел типа real, представляемых, как уже указывалось, приближенно.

Для символов - это отношения между кодами символов как целыми числами. Для строк - отношения для лексикографического порядка на строках. Лексико г рафический порядок строк - упорядоченность строк в соответствии с порядком кодов символов при сравнении строк посимвольно слева направо (короткая строка выравнивается до длинной строки добавлением пробелов справа).

Например: 'Турбо' < 'Турбо Паскаль' даёт результатом true, а 'F'>'G' - false.

Для данных типа Boolean допустимы булевские операции and, or, xor, not, представляющие связки "И", "ИЛИ", "ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИЛИ", "НЕ" в соответствии с таблицей:

Таблица 1. Таблица истинности булевских операций.

x1	x2	x1 andx2	x1 orx2	x1 xor x2	notx1
True	true	true	true	false	false
True	false	false	true	true	false
False	true	false	true	true	true
False	false	false	false	false	true

Эти операции позволяют представлять более сложные отношения, в частности цепочки бинарных отношений. Например: (4<7) and (7<10) представляет цепочку отношений 4<7<10.

Замечание

Заметим, что использование скобок для указания приоритета операций - наиболее простой путь избежать ошибок, связанных с незнанием приоритетов, принятых по умолчанию для логических и прочих операций в Турбо Паскале.

Рассмотренные выше операции над значениями стандартных типов являются частными случаями более общей конструкции, называемой выражением. Аналогом выражения является формула для вычисления значений. Выражение может содержать константы, переменные, операции (или функции), а также круглые скобки. Как и для операций, выражение вычисляет значение некоторого фиксированного типа в качестве своего результата. Тип результата называется типом выражения. Так могут быть выражения целого типа, вещественного типа, символьные, строковые выражения, и, наконец, булевские (логические) выражения.

Например: (4+ alfa)*3*(5-sqr(x-1)) - выражение типа integer (если alfa и x - переменные типа integer) либо типа real (если хотя бы одно из alfa и x имеют тип real).

В Турбо Паскале выражение - промежуточная конструкция, используемая для построения операторов.

Для некоторых из рассмотренных выше операций типы операндов не являются строго фиксированными. Это имеет место в частности, для арифметических операций (+, -, *, sqr) и для сцепления строк (+). В этих случаях действуют правила автоматического преобразования типов в выражениях:

· Если в арифметических операциях или в бинарных отношениях между числами операнды имеют различные типы (real и integer), то операнд типа integer автоматически преобразуется к типу real;

· Если в операции сцепления строк или в бинарных отношениях между строками операнды имеют различные типы (string и char), то операнд типа char автоматически преобразуется к типу string[1].

Заметим, что автоматические преобразования типов односторонние:

integer ® real или char ® string[1].

Обратные преобразования не выполняются автоматически. Для явного выполнения преобразований между типами могут использоваться соответствующие процедуры или функции. Особо отметим стандартные процедуры преобразования между числами и строками:

Str(x, st) -преобразование числа х (вещественного или целого типов) в строку st.

Val(st, x, err) -преобразование строки st в число х (целое или вещественное) (err =0 при отсутствии ошибки преобразования).

1. Оператор присваивания.

2. Простые операторы ввода и вывода.

3. Простые операторы управления вводом-выводом в текстовом режиме.

4. Примеры программ с линейной структурой.

1. Оператор присваивания.

Важнейшим из простых операторов Паскаля является оператор присваивания. Он позволяет изменять значение переменных в процессе выполнения программы без чего не может обойтись почти ни один алгоритм. Синтаксическая структура этого оператора:

< переменная >:= < выражение >;

Оператор присваивания состоит из левой и правой частей, которые разделяются знаками присваивания (:=). Левая часть - это переменная любого типа, правая часть - выражение, совместимое по типу с переменной левой части. При выполнении этого оператора вычисляется значение выражения правой части и это значение становится значением переменной левой части. Таким образом, присваивание, это - "передача значения" справа налево.

Следует усвоить, что присваивание не является обычным равенством (почему и используется знак присваивания, отличный от равенства). Действительно, пусть Х - переменная типа integer. Тогда при выполнении последовательности присваиваний Х:=2; Х:=Х+5; переменная Х получит значение 7, в то же время, очевидно, что второе присваивание не является равенством. Заметим, что присваивание такого вида часто используется в программах, и в Турбо Паскале предусмотрен сокращенный вариант записи этих присваиваний (стандартные процедуры inc и dec):

inc(X,j) ~ X:=X + j; dec(X,j) ~ X - j; где j - любое выражение типа integer.

Если j=1, возможна и ещё более короткая запись: inc(X) или dec(X).

Совместимость левой и правой частей присваивания по типу означает либо равенство типов, либо случаи, когда тип выражения правой части автоматически преобразуется к типу левой части. Эти случаи автоматического преобразования типов (для известных нам стандартных типов) исчерпываются следующими:

· Тип переменной левой части real, а тип выражения правой части - integer, т.е. преобразование вида real ¬ integer.

· Тип переменной левой части string, а тип выражения правой части - char, т.е. преобразование вида string ¬ char.

Для согласования типа выражения с типом переменной левой части присваивания иногда могут потребоваться явные преобразования типов, которые можно выполнить с помощью стандартных функций Паскаля.

2. Простые операторы ввода и вывода.

Эти операторы Турбо Паскаля обеспечивают простейшие формы ввода с клавиатуры и вывода на экран дисплея в текстовом режиме. Они относятся к числу часто используемых операторов, особенно в простых программах (у начинающих программистов). К простым операторам ввода и вывода относятся операторы read, readln, write, writeln, реализующие так называемый потоковый ввод-вывод, при котором ввод и вывод рассматриваются как непрерывный поток символов и строк, "протекающий" через экран дисплея. На экране отображается последняя порция этого потока так, что нижняя строка экрана всегда остается свободной для отображения очередной строки вывода (вывод идёт в нижнюю строку экрана). Простые операторы ввода-вывода хорошо приспособлены для ввода и вывода чисел и строк.

Операторы ввода read и readln. Синтаксическая структура этих операторов:

read(< список переменных >); | readln(< список переменных >);

< список переменных >::= < переменная > {,< переменная >}

Переменные могут быть любого типа (из рассмотренных выше стандартных типов, кроме типа Boolean). Смысл этих операторов заключается в том, что вводимые с клавиатуры значения становятся значениями соответствующих переменных из списка, т.е. действие этих операторов подобно присваиванию. Когда процессор начинает выполнять операторы read или readln, программа приостанавливается и ожидает ввода символов с клавиатуры. При этом список переменных просматривается слева направо до его исчерпания. Каждое последующее вводимое значение должно отделяться от предыдущего значения хотя бы одним пробелом, и оно присваивается очередной переменной списка.

Набранная на клавиатуре последовательность символов накапливается в буфере клавиатуры и становится доступной процессору только после нажатия Еnter. До нажатия Enter можно вносить исправления в набранную последовательность, используя клавишу стирания предшествующего символа - "Забой". Выполнение операторов read и readln сопровождается эхо-повтором - отображением набираемых символов на экране дисплея.

Отличие оператора readln от read в том, что после считывания данных для последней переменной списка осуществляется переход к новой строке ввода. Процедуру readln можно использовать и без списка ввода, что вызовет просто переход на новую строку ввода.

Замечание

Следует избегать использования оператора read для ввода строк и символов, особенно внутри циклов. Используйте в этих случаях оператор readln.

Операторы вывода write и writeln. Синтаксическая структура этих операторов: write(< список выражений вывода >);

writeln(< список выражений вывода >);

< список выражений вывода >::= < выражение > {,< выражение >}

В операторах вывода допустимы выражения стандартных типов integer, real, char, string. В качестве выражения могут использоваться также константы и переменные указанных типов. Константы удобно использовать в операторах вывода для отображения на экран дисплея различных заголовков, запросов и другой постоянной информации пользовательского интерфейса.

При выполнении операторов write и writeln последовательно отображаются на экране дисплея значения выражений из списка выражений вывода, просматриваемого слева направо до его исчерпания. При этом при переполнении строки вывода автоматически осуществляется переход на новую строку экрана, а при заполнении всего экрана его содержимое сдвигается вверх на одну строку.

Для элемента списка вывода типа integer или real можно указывать (после элемента) формат вывода, т.е. задавать количество выводимых цифр в целой и дробной части числа. Формат имеет следующую синтаксическую структуру:

< формат числа >::=: < целый формат > [: < дробный формат > ]

< целый формат >::= < целое без знака >

< дробный формат >::= < целое без знака >

Целый формат задает минимальное количество цифр в целой части (если действительная длина целой части числа меньше указанной в формате, то она дополняется нулями, а если больше - формат игнорируется). Дробный формат имеет смысл лишь для чисел типа real и задает количество цифр в дробной части (после точки), при этом при отсутствии формата число выводится в экспоненциальной форме, а если формат нулевой, то ни точка, ни дробная часть не выводятся.

Оператор writeln отличается лишь тем, что после его окончания осуществляется переход к новой строке экрана. Допускается использовать writeln без параметров, что эквивалентно переводу курсора в начало следующей строки.

3. Простые операторы управления вводом-выводом в текстовом режиме.

Кроме ввода и вывода потока символов более удобный пользовательский интерфейс может быть обеспечен при использовании ввода-вывода в текстовом режиме экрана. Экранный ввод-вывод рассматривает экран как прямоугольное окно стандартного размера 25х80 (25 строк по 80 символов в строке). Все позиции символов характеризуются своими координатами: верхний левый угол имеет координаты 1,1; правый нижний угол - координаты 80, 25.

В Турбо Паскале имеются средства управления вводом с клавиатуры, управления курсором, вывода на экран, управления цветом фона экрана и выводимых символов, яркостью символов и ряд других функций (в том числе управления звуковым генератором). Кроме того, предусмотрены средства установки на экране любых окон и обеспечения ввода-вывода текстовой информации в окна.

Все эти средства сосредоточены в стандартном модуле Турбо Паскаля - модуле CRT. Мы рассмотрим здесь лишь простейшие средства экранного ввода-вывода, которые будем использовать уже в простых программах, отложив более подробное изучение модуля CRT на лекции, посвященные модулям Турбо Паскаля.

Для возможности доступа к средствам управления экранным вводом-выводом в программе на Турбо Паскале необходимо первой строкой раздела описаний программы записать ссылку на использование модуля CRT в форме:

uses CRT;

где: uses - ключевое слово, означающее подключение модуля к программе.

Установка цвета фона, цвета символов и очистка экрана.

Модуль CRT допускает использовать в текстовом режиме экрана 16 цветов, задаваемых стандартными константами цветов от black до white (это имена констант, а сами константы являются целыми числами от 0 до 15, так black соответствует константе 0, а white - константе 15). Эти константы представлены следующей таблицей:

Таблица 2. Константы цветов модуля CRT.

Black	Blue	Green	Cyan	Red	Magenta	Brown	LightGray
черный	синий	зеленый	голубой	красный	фиолет.	коричн.	свет.сер.
DarkGray	LightBlue	Light Green	LightCyan	LightRed	Light Magenta	Yellow	White
тем.сер.	ярк.син.	ярк.зел.	ярк.гол.	розов.	малин.	желтый	белый

Для цвета фона можно использовать первые 8 цветов, а для цвета символов - все 16 цветов. Эти цвета устанавливаются следующими операторами:

TextBackground(< цвет >);

TextColor(< цвет >);

где: < цвет > -константа цвета.

Следует иметь в виду, что установки цвета всегда относятся к последующим операторам ввода и вывода, и не имеют обратного действия (на ранее выполненные операторы).

Часто для установки цвета фона на экране используют оператор очистки экрана. Его действие эквивалентно заполнению всего экрана пробелами (с предварительно установленным цветом фона) и установке курсора в верхний левый угол экрана (с координатами 1,1). Этот оператор очистки экрана имеет название ClrScr. Оператор стирает имеющуюся ранее информацию и подготавливает вывод в верхнюю строку экрана (в отличие от потокового вывода, выполняемого всегда в нижнюю строку экрана). Ввод и вывод при этом могут выполняться теми же операторами read, readln, wrire, writeln.

Установка окон на текстовом экране.

Для установки окна предусмотрен оператор

window (x1,y1,x2,y2);

где: x1,y1,x2,y2 - координаты левого верхнего и правого нижнего угла окна.

При установке окна просто соответствующая площадь экрана резервируется для последующего ввода-вывода. Никакого стирания ранее выведенной информации не происходит, не происходит также и обрамления окна рамками (для этого необходимо использовать программу обрамления, которая не предусмотрена в составе средств CRT).

После установки окна все последующие операторы ввода-вывода, в том числе и операторы CRT относятся только к этому окну до тех пор, пока не будет открыто новое окно (сам оператор window относится к полному экрану). Полный экран можно рассматривать как окно, устанавливаемое оператором window (1,1,80,25).

Замечание

Если в операторе window указать координаты окна вне экрана, выполнение оператора window будет проигнорировано без какого либо системного сообщения!

4. Примеры программ с линейной структурой.

Проиллюстрируем изложенные в данной лекции средства Турбо Паскаля на примерах программ с линейной структурой, т.е. содержащих лишь операторы присваивания, ввода, вывода, управления цветом.

program first;{вычисление среднего балла}

var math,phys,phil,hist:integer;{баллы по предметам}

average:real; {средний балл}

begin write('математика:'); read(math);

write('физика:'); read(phys);

write('философия:'); read(phil);

write('история;'); read(hist);

average:=(math+phys+phil+hist)/4; writeln(' Средний балл:',average:1:2);

end {first}.

Другой вариант программы - first_2, использует средства экранного вывода текста и отличается также тем, что запрашивает ввод в окно экрана не только балла, но и названий четырёх дисциплин.

program first_2;{второй вариант программы first}

uses CRT;

var name: string; {названия предметов}

v1,v2,v3,v4:integer;{баллы по предметам}

average:real; {средний балл}

begin TextBackground(cyan);TextColor(yellow);ClrScr;

window(10,10,70,16);TextBackground(green);ClrScr;

writeln('Введите в одну строку названия 4-х предметов,');

writeln('а в следующую строку - баллы по этим предметам:');

readln(name); readln(v1,v2,v3,v4);

average:=(v1+v2+v3+v4)/4;writeln(' Средний балл:',average:1:2);

end {first_2}.

Дата добавления: 2014-01-06