Организация подпрограмм на Бейсике

Подпрограммы в языках программирования служат для реализации вспомогательных алгоритмов. Использование подпрограмм необходимо при создании больших и сложных программ для того, чтобы упростить их чтение, понимание и внесение изменений.

В качестве примера программ использования подпрограмм рассмотрим задачу рисования графиков функций на экране ЭВМ.

Задача построения графика функции у = f (x) на экране ЭВМ предполагает расчет и вывод последовательности точек с координатами (x_k, y_k), где x_k = f (x_k). Расчет должен производиться на некотором заданном отрезке [a, b] с шагом h = (b - a) / n между точками, где п - это заданное число разбиений.

В качестве конкретного начального примера рассмотрим построение на экране ЭВМ графиков функций у = х².

Представленные ниже алгоритм и программа состоят из трех частей: первая часть строит график на экране, вторая вычисляет значения функций, третья организует ввод данных - параметров графика (области определения [a, b], числа разбиений п и области значений функций [c, d]).

Основная часть алгоритма и программы, как видно из их описаний, организуют ввод данных, а затем осуществляют в цикле от k = 0 до n вычисление координат точек графика некоторой функции y = f(x) и вывод их на экран. Конкретный вид функций в этой части программы и алгоритма не определяется. Описание способа вычисления значений функции выделяется во вспомогательный алгоритм. В программе на Бейсике появляется соответствующая подпрограмма:

В данном примере строится график функции у = х². На экране ЭВМ мы должны увидеть фрагмент параболы появится на экране, зависит от исходных данных, ввод которых выделен в отдельный вспомогательный алгоритм и соответствующую подпрограмму:

ЭВМ, как видно из этого алгоритма, запросит числа a, b - концы отрезка [a, b], c и d - нижние и верхние границы области значения функции, а также n - число точек графика, которые ЭВМ нарисует на экране. Для рассмотрения графика функции на другом отрезке или получения на графике большого числа точек необходим запуск программы с новыми исходными данными.

Главная особенность этого алгоритма - возможность его применения для построения графиков любых функций в любой части их области определения. Выделение вычисления значений функции в отдельную подпрограмму значительно упрощает замену функции. Для построения графика функции, например y = x sin x, необходимо будет заменить подпрограмму на новую:

Вызов подпрограмм в зыке Бейсик реализуется оператором GOSUB <номер>, где <номер> указывает начало подпрограммы. Например, оператор GOSUB 200 означает переход к подпрограмме, начинающейся с 200-го оператора.

Правила выполнения подпрограмм можно проиллюстрировать следующей схемой:

Вычисление оператора GOSUB состоит в переходе к выполнению первого оператора подпрограммы, а ее завершении оператор RETURN осуществляет переход к выполнению оператора, следующего за оператором GOSUB в основной программе.

Описание подпрограммы должно начинаться с ее названия - названия решаемой подзадачи или реализуемой функции. Концом подпрограммы в Бейсике должен быть оператор возврата из подпрограммы RETURN (RETURN - возврат).

Аргументы и результаты вспомогательных алгоритмов в подпрограммах называются параметрами. Передачу параметров-аргументов вспомогательных алгоритмов в подпрограммах на Бейсике оформляются в следующем виде:

где х1, х2 - аргументы вспомогательного алгоритма. Аналогично на языке Бейсик приходится оформлять и передачу результатов выполнения вспомогательных алгоритмов, если таковы есть.

Примером составления и использования подпрограмм с выделенными параметрами-аргументами могут служить программы построения изображений зданий. В этих программах и алгоритмах вспомогательные алгоритмы и подпрограммы вычерчивают на экране отдельные блоки - стены, окна, двери, крыши и т. п. Роль параметров-аргументов в этих подпрограммах и вспомогательных алгоритмах играют геометрические размеры этих блоков.

Изображение двухэтажного дома на экране ЭВМ в соответствии с ранее составленным алгоритмом построит следующая программа на Бейсике:

Для выполнения этой программы необходимы две подпрограммы. Первая из них рисует в заданном месте изображение стены с окном заданных размеров, а вторая - изображение крыши заданного размера в заданном месте:

Работу с этой программой на ЭВМ можно начать с построения изображения крыши. Для этого необходимо ввести операторы 30, 100, 110, 120 - вызовы подпрограммы рисования крыши с соответствующими координатами, которые задаются в подпрограмме параметрами операторы 400-460 - операторы самой подпрограммы.

Далее можно ввести подпрограмму рисования стены с окном - операторы 200-250 - и операторы вызова этой подпрограммы 50 и 60, а также часть оператора 40 в таком виде: 40 К = 1. Затем после ввода и отладки обеих подпрограмм можно ввести полный вариант построения двухэтажного дома целиком. Для этого осталось ввести операторы 40, 70, 80 и 90.

Добавляя к этой программе новые подпрограммы рисования других блоков, или перестраивая программу, можно получать на экране ЭВМ изображения разнообразных домов, улиц и даже целых поселков. Существенным при этом является использование уже имеющихся вспомогательных алгоритмов и подпрограмм. В тоже время, усовершенствуя вспомогательные алгоритмы и подпрограммы, можно получать более красивые изображения и искать гармонию между отдельными частями здания и композицией в целом.

Вопросы и упражнения и задания для самопроверки

ВОПРОСЫ:

Как на Бейсике записывается вызов подпрограмм?

Как в языке Бейсик оформляются подпрограммы?

Каков механизм выполнения подпрограмм в языке Бейсик?

Как на Бейсике оформляется передача параметров-аргументов?

УПРАЖНЕНИЯ:

Составьте вспомогательный алгоритм и подпрограмму на языке Бейсик для вычисления функции:

а) у = х при х > 0, б) у = sin x при х ≥ 0,

0 при х ≤ 0; 0 при х < 0;

2. Составьте программу на Бейсике для построения:

а) трех домиков; б) трехсекционного дома;

ЗАДАНИЯ:

1. Составьте план ввода и испытаний программы рисования графика функции. Введите и отладьте программу по составленному плану. Проведите исследование функции - найдите по графику корни функции или ее максимумы и минимумы.

2. Составьте план ввода и испытаний программы построения изображения выбранного задания. Введите и отладьте составленную программу по выбранному плану.