Структурное программирование

Ввод исходных данных.

Варианты ввода исходной информации покажем на примерах:

• Const х=20; {идентификатору x задается постоянного значения в разделе описания констант}
• y:=20; {идентификатору y присваивается численное значение в теле основной программы}
• read(x); { выполнение программы приостанавливается для ввода значения "x" с клавиатуры. Оператор аналогичен оператору INPUT в Бейсике}
• readln(x); {ввод значения идентификатора с новой строки}
• read(x,y); {ввод двух значений x ,y. Одно значение от другого отделяется нажатием клавишей пробела или Enter}
• Write(‘x= ’); readln(x); {Ввод значения с пояснением. На экране в месте ввода появляется сообщение: ‘х= ’}

 

Расчет.

Основные математические соотношения и операции Турбо Паскаль:

• + { сложение}
• – { вычитание}
• * { умножение}
• / { деление}
• = {равенство (используется при описании констант, типов и т.д.)}
• := {присваивание}
• > { больше}
• < { меньше}
• >= { больше либо равно}
• <= { меньше либо равно}
• <> { не равно}.

 

Стандартные функции Турбо Паскаля

• abs(x); {модуль, абсолютная величина}
• exp(x); {е^x- экспонента}
• sqr(x); {x² - квадрат числа}
• sqrt(x); { - корень квадратный}
• ln(x); {вычисление натурального логарифма }

 

{ - вычисление логарифма по произвольному основанию}

{x^a=exp(a*ln(x)) - возведение в степень}

• sin(x); {-вычисление синуса}
• cos(x); {-вычисление косинуса}

 

{tg(x) = sin(x)/cos(x) - вычисление тангенса}

{ctg(x) = cos(x)/sin(x) - вычисление котангенса}

• arctan(x); {вычисление арктангенса}
• round(x); {округление: x=4.9; y=round(x), ⇒ y=5 }
• trunc(x); { выделение целой части: x=4.9; y=trunc(x), ⇒ y=4}
• i mod j; { остаток целочисленного деления 10 mod 3 → 1 {10:3=3(1)}
• i div j ; { целочисленное деление 10 div 3 → 3}
• chr(i) ; { по порядковому номеру i возвращает символ}
• ord(b); {функция, обратная предыдущей (возвращение порядкового номера)}
• int(r) ;{возвращение целой части числа}
• frac(r) ;{возвращение дробной части числа}

 

Стандартные процедуры

• Dec(i); {i:=i-1}
• inc(i); {i:=i+1}
• GotoXY(i,j); {перемещение курсора в указанную точку экрана с координатами i, j}
• str(x,S); {идентификатор численного типа x переводит в строковую переменную S: x→S. }{ Требуется модуль Crt}
• Clrscr; {очистка экрана} {Требуется модуль Crt }

 

Константы

Pi{число π = 3.14…}

 

Вывод результатов

• Write(x); {вывод на экран значения x: при реальном x=4, на экран выводится "4.0000000000E+00"}
• Write(x:5:1); {вывод форматированных данных, то есть выделение на экране заданного количества позиций для вывода идентификатора: 5 показывает общее число позиций, 1 – число знаков после запятой: при x=4 , на экран выводится "4.0"}
• Writeln(x); {вывод с новой строки}
• Writeln(x,y); {вывод двух значений идентификаторов}
• Writeln(‘x= ’,x:4:1); {вывод с комментариями и форматированием: "x= 4.0"}
• Writeln(‘Площадь круга радиусом 3 м равна’,3.14*sqr(3):4:1); {Вывод с комментариями и выполнением расчетов: "Площадь круга радиусом 3 м равна 28.3"}

 

Технология программирования

Включает пять технологических операций (этапов):

1. Постановка задачи.
2. Математическое описание.
3. Алгоритм – структограмма.
4. Написание текста программы.
5. Отладка, получение результатов.

 

При разработке программ будем последовательно выполнять технологические этапы программирования, для наглядности помещая их в таблицу.

 

Пример. Определить площадь круга.

Этапы разработки программы сведены в таблицу.

Таблица

N	Этапы программирования	Выполнение
1.	Постановка задачи	Составить программу для вычисления площади круга радиусом R.
2.	Математическое описание	Расчетная формула: S=πR2
3.	Разработка алгоритма (структограммы)	Описание R,S Ввод R Расчет S=πR2 Вывод S
4.	Написание программы	Program P1; { программа вычисления площади круга} Var r,S:real;{Описание переменных} Begin Read(R); {в этом месте программа останавливается, для ввода числового значения R} {R:=4;}{другой вариант ввода исходных данных} S:=3.14*Sqr(R); {расчет} {S:=Pi*sqr(R);} {другой вариант расчета} Writeln(‘R=’,R:3:1, ‘S=’,S:8:4); {Вывод} end.
5.	Отладка и получение результатов	R= 4.0 S= 48.7654

Структурное программирование

Структурное программирование – это стиль программирования, позволяющий разрабатывать хорошо структурированные программы.

Основные положения структурного программирования:

1. Программа разбивается на блоки, каждый из которых имеет один "вход" и один "выход".
2. Любая программа может быть составлена из трех структур или блоков, которые представлены в таблице.
3. Алгоритмы при структурном программировании представляются в виде структоргамм, элементы написания которых также приведены в таблице.

 

Таблица

Основные типы структур и примеры их изображения на структограммах

Название	Алгоритм
Блок-схема	Структограмма
а) линейная структура
б) Ветвящаяся структура
в) циклическая структура:
с предусловием
с постусловием

 

 

Операторы цикла используются для многократного повторения аналогичных вычислений.

Для организации цикла в ТП имеются три различных оператора.

1. Счетный оператор цикла For:

For <параметр цикла>:=<начальное значение> to <конечное значение> do Р;

P- простой или составной оператор.

При каждом прохождении цикла < параметр цикла >, начиная с <начального значения>, увеличивается на единицу. Цикл выполняется, пока <параметр цикла> не станет больше <конечного значения>.

Другой вариант записи оператора For:

For <параметр цикла >:=< начальное значение> downto <конечное значение> do Р;

В этом случае при каждом прохождении цикла < параметр цикла > уменьшается на единицу от <начального значения> до <конечного значения>.

1. Оператор цикла While с проверкой предусловия:

While <условие> do P; {Пока выполняется условие, делать}

Цикл выполняется, пока условие истинно (true).

1. Оператор цикла Repeat … until с проверкой постусловия:

Repeat P until <условие>; {Выполнять до тех пор, пока не будет выполнено условие}

Цикл выполняется, пока условие ложно (false).

 

Пример.

1. Постановка задачи. Найти сумму 5 целых чисел от 1 до 5. Написать программы для определения суммы с помощью трех рассмотренных операторов цикла.
2. Математическое описание.
3. Структограммы и программы для каждого оператора цикла приведены в таблице:

 

Таблица

Структограммы и программы

Цикл For …	While…	Repeat…
3.1.	3.2	3.3
4.1: Program P2; Var i,S:integer; Begin S:=0; For i:=1 to 5 do S:=S+i; Writeln(‘S=’,S:5); End.	4.2: Program P2; Var i,S:byte; Begin S:=0; i:=1; While i<=5 do Begin S:=S+i; I:=i+1; End; Writeln(‘S=’,S); End.	4.3: Program P3; Var i,S:integer; Begin S:=0; i:=1; Repeat S:=S+i; I:=i+1; Until i>=6; Writeln(S); End.

предназначен для ветвления программы на два направления.

Условный оператор позволяет проверить некоторое условие и в зависимости от результатов проверки выполнить то или иное действие.

Рассмотрим четыре варианта записи оператора IF:

1. If <условие> then P1 else P2;
2. If <условие> then P1;
3. If (<условие1>) or (<условие2>) then P1 else P2;
4. If (<условие1>) and (<условие2>) then P1 else P2;

где <условие>,<условие1>, <условие2> - переменные логического типа. Р1, Р2 - простые или составные операторы.

• В первом случае если условие истинно, то выполняется оператор P1, если ложно – то P2.
• Во втором варианте записана краткая форма оператора.
• В третьем и четвертом примерах два условия объединены служебными словами or (или) и and (и). В результате объединения получается новая логическая переменная, истинность которой определяется согласно следующей таблицы.

 

Таблица

Таблица истинности сложных условий: И - истинно, Л - ложно

(<условие1>)	И	И	Л	Л
(<условие2>)	И	Л	И	Л
(<условие1>) or (<условие2>)	И	И	И	Л
(<условие1>) and (<условие2>)	И	Л	Л	Л

 

Пример. Написать программу для решения квадратного уравнения a∙x²+b∙x+c=0.

Технологические операции программирования и их выполнение приведены в таблице

 

Таблица

N	Этапы программирования	Выполнение
1.	Постановка задачи	Написать программу для решения квадратного уравнения a∙x2+b∙x+c=0.
2.	Математическое описание
3.	Разработка структограммы
4.	Написание программы	Program P3; Var a,b,c,d,x1,x2:real; Begin a:=1; b:=3; c:=5; D:=sqr(b)-4*a*c; If D>=0 then Begin X1:=(-b+sqrt(D))/2/a; X2:=(-b-sqrt(D))/2/a; Writeln(x1,x2); End Else Writeln(‘Действ.корней нет’); End.
5.	Отладка и получение результатов	Выполнить самостоятельно