Программирование задач линейной структуры
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ В ИНТЕГРИРОВАННОЙ СРЕДЕ
TURBO PASCAL 7.0.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЗАДАЧ ЛИНЕЙНОЙ СТРУКТУРЫ
Цель работы:
1.Изучить основные приемы работы в интегрированной среде TURBO PASCAL 7.0.
2.Изучить порядок разработки и решения задач на ЭВМ.
3.Изучить структуру и правила записи программ на языке TURBO PASCAL 7.0.
4.Научиться программировать задачи линейной структуры.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
1.Общие понятия о системе программирования TURBO PASCAL 7.0
Система программирования TURBO PASCAL представляет собой интегрированную среду, обеспечивающую диалоговое взаимодействие c пользователем на любых этапах обработки программ, обладает развитой иерархической системой меню и подсказок. Включает в себя экранный редактор, позволяющий набирать тексты программ, компилятор для трансляции программ, редактор связей для сборки программ и отладчик для отладки программ.
Для запуска интегрированной среды TURBO PASCAL следует в среде Volkov набрать на клавиатуре символы Turbo или TP и нажать клавишу Enter.
Для выхода из среды следует нажимать клавиши Alt-X.
После запуска TURBO-системы на экране монитора (дисплея) появится формат основного меню, изображенный на рис.1
File Edit Search Run Compile Debug Options Window Help
F1-Help F2-Save F3-Open F4-Edit Compile F9-Make F10-Menu
Рис.1
Первая строка экрана содержит все режимы главного меню. В последней строке экрана приведены основные доступные в каждый текущий момент функциональные клавиши с указанием их назначения. Остальное пространство экрана — рабочая область. Она используется для размещения окон с редактируемыми файлами.
1.1.Характеристика главного меню
Активизировать любой режим главного меню можно одним из двух способов:
1.Нажмите функциональную клавишу F10 и с помощью клавиш горизонтального перемещения курсора выберите необходимый режим. Выбранный режим на экране выделяется другим цветом или оттенком. Далее для входа в выбранный режим нажмите клавишу Enter.
2.Одновременно нажмите клавиши Alt и клавишу с буквой, выделенной в заголовке нужного режима меню. Например, для входа в режим File необходимо нажать Alt-F.
Для выхода из главного меню или любого подменю нажмите клавишу Esc.
В главном меню содержатся следующие режимы: Е (системный), File (файл), Edit (редактирование), Search (поиск), Run (выполнение), Compile (компилирование), Debug (отладка), Options (опции), Window (окно), Help (помощь). Все они имеют собственные подменю, некоторые несколько вложенных подменю. В данной лабораторной работе рассмотрим только режим File.
Режим файловых процедур (File)
Режим File содержит процедуры, управляющие работой с файлами. Режим активизируется клавишами Alt-F или F10 с последующим перемещением курсора в режим File и нажатием клавиши Enter. На экране появится подменю режима File, которое имеет вид, представленный на рис.2
г=====
¦ File¦ Edit Search
L==T==-
—-+————
¦ Open… F3 ¦Загрузка файла с диска
¦ New Alt-F3 ¦Удаление текущей программы и создание новой
¦ Save F2 ¦Сохранение на диске текущего файла
¦ Save as… ¦Сохранение на диске файла с новым именем
¦ Save all ¦Сохранение всех файлов
+—————+
¦ Change dir… ¦Изменение директория
¦ Print ¦Вывод текста программы на печать
¦ Printer setup ¦Настройка принтера
¦ DOS shell ¦Выход в DOS
¦ Exit Alt-X ¦Выход из TURBO PASCAL
¦—————¦
Рис.2
В данной лабораторной работе рассмотрим 6 минимальнно необходимых процедур (функций): Open, New, Save, Save as…,Print и Exit.
Open(F3) — загрузка файла с диска и переход в режим экранного редактирования.
New(Alt-F3) — удаление текущей программы из памяти и очистка экрана. Можно создавать новую программу.
Save(F2) — сохранение на диске текущего редактируемого файла со старым именем.
Save as… — сохранение на диске текущего редактируемого файла с новым именем.
Print — печать содержимого текущего окна (вывод текста программы на печатающее устройство).
Exit(Alt-X) — выход из TURBO PASCAL.
2. Этапы подготовки задач для решения на ЭВМ
Процесс подготовки задач для решения на ЭВМ состоит из следующих этапов:
1) математическая постановка задачи;
2) выбор численного метода;
3) разработка алгоритма решения задачи;
4) реализация алгоритма на одном из языков программирования;
5) подготовка исходных данных;
6) ввод программы и исходных данных с клавиатуры терминала;
7) отладка программы;
8) решение задачи на ЭВМ и анализ полученных результатов.
Подробнее о этапах разработки задач можно познакомиться в работе[3].
3. Общие понятия о языке TURBO PASCAL
Одним из самых распространенных языков программирования среди пользователей ПЭВМ является Turbo Pascal. Этот язык обеспечивает простой диалог с пользователем, легок для изучения, запись формул близка к обычной математической записи, имеет достаточно разнообразные средства, которые позволяют проиллюстрировать возможности использования ЭВМ для решения различных задач.
Язык Turbo Pascal включил в себя наиболее распространенные элементы структурного и модульного программирования. является универсальным: на нем можно программировать задачи как инженерного и научного, так и экономического характера, а также разрабатывать обучающие и игровые программы.
Изучать язык Turbo Pascal целесообразно практическим путем составления программ с обязательным выходом на персональный компьютер для отладки и решения задач.
4. Структура программы
Программа на языке Turbo Pascal cостоит из заголовка и блока. Блок
состоит из раздела описания и раздела операторов.
Изобразим общий вид структуры программы на языке Turbo Pascal:
Program имя; {Заголовок программы}
label описание; — раздел меток
const описание; ¦ раздел констант
type описание; +- Раздел раздел типов
var описание; ¦ описания раздел переменных
procedure описание; ¦ раздел процедур
function описание; — раздел функций
begin —
оператор; ¦
оператор; +- Раздел
… ¦ операторов
оператор ¦
end. —
Обратите внимание:
-любое описание и даже полностью раздел описания может отсутствовать;
-раздел операторов обязателен;
-разделителем между описаниями (разделами) и операторами служит точка с запятой;
-в конце программы должна стоять точка;
-после оператора, стоящего перед end никакой разделитель не ставится.
Программа представляет собой последовательность операторов, расположенных между словами begin и end.
Операторами называются синтаксические конструкции, как правила, начинающиеся со служебного слова, определяющего характер действия.
В любое место программы можно вставлять комментарии. Комментарии заключаются в фигурные скобки { }.
Пробелы в программе не влияют на ее выполнение.
В строке можно поместить один или несколько операторов. Между операторами одной строки ставится разделительный символ ;.
Набор любой строки завершается нажатием клавиши Enter (Ввод).
Пример.
Составить программу для вычисления обьема пирамиды, основанием которой является треугольник. Для вычисления площади основания используйте формулу Герона s=(p*(p-a)*(p-b)*(p-c))^(1/2), где p=(a+b+c)/2. Обьем пирамиды определяется по формуле v=1/3*s*h.
Алгоритм вычисления объема должен быть следующим:
-введите исходные данные а,в,с,h;
-вычислите р;
-вычислите s;
-вычислите v;
-выведите результат v.
Программа вычислений имеет вид:
Program piramida;
var
a,b,c,h,p,s,v:real;
begin
writeln(‘Введите a,b,c,h’); {Подсказка для ввода
исходных данных}
readln(a,b,c,h); {Ввод исходных данных}
p:=(a+b+c)/2; {Оператор присваивания (вычисления)}
s:=sqrt(p*(p-a)*(p-b)(p-c)); {Оператор присваивания}
v:=s*h/3.0; {Оператор присваивания}
writeln(‘Обьем пирамиды v=’,v:7:2) {Оператор вывода}
end.
5. Алфавит языка Turbo Pascal
Язык Turbo Pascal использует следующие символы:
— строчные и прописные латинские буквы;
— строчные и прописные русские буквы;
— 10 цифр от 0 до 9;
— специальные знаки: точка, запятая, точка с запятой,двоеточие,кавычки,апостроф,плюс,минус,звездочка,наклонная черта, пробел и другие.
6. Данные.Типы данных
Данные это все то, с чем оперирует ЭВМ. К данным относятся константы, переменные и тексты (символы и строки). Известно, что в программах используются не сами значения, а их имена (для сокращения объема программы). В связи с тем, что имена могут принимать множество значений, вводится понятие типа данных.
Основные типы данных, называемые в языке скалярными разделяются на два класса: стандартные и определяемые пользователем.
В данной работе рассмотрим три наиболее распространенных стандартных типа:
-целые (integer);
-вещественные (real);
-символьные (char).
Целые числа — это числа, расположенные в диапазоне [-32768,32767].
Например:2,-15,32180,-524.
Вещественные числа имеют дробные части (3.14159) и экспоненты (2.5e12). Целая часть от дробной отделяется точкой. Числа могут представляться в диапазоне [2.9e-39,1.7e38].
Символы — это любые символы алфавита. Они могут использоваться отдельно (a,b,c,f,o и т.д.) или объединяться в символьные строки (‘Я хочу выучить язык Turbo Pascal’).
7. Простейшие конструкции языка
К простейшим конструкциям языка относятся: ключевые слова, константы, переменные, стандартные функции, арифметические выражения.
7.1. Ключевые слова
Ключевыми (или зарезервированными) словами называются слова, имеющие определенный смысл в программе. Ключевые слова всегда вызывают определенные действия компьютера. Например, ключевое слово Write задает вывод информации на экран или принтер.
7.2. Константы
Константа-это такой объект программы, который сохраняет в ней постоянное значение. Константы могут быть различных типов. Типы констант изобразим на рис.3
—————
¦Типы констант¦
L——T——-
————-+————
——+—- ——+—-
¦Числовые ¦ ¦Символьные¦
L—-T—— L————
+—————————-
——+—- ——-+——
¦ Целые ¦ ¦Вещественные ¦
L———- L—————
Рис.3
Примеры записи констант даны в разделе типов данных.
Символьные (строковые, текстовые) константы заключаются в апострофы. В символьных константах могут использоваться любые отображаемые символы алфавита, которые можно набрать на клавиатуре.
Например: ‘Площадь куба равна’, ‘X=’,’Иванов И.И.’.
7.3. Переменные
Переменная — это такой обьект, который в процессе выполнения программы может иметь различные значения. Для обозначения переменных применяются идентификаторы (имена переменных).
Правила образования идентификаторов.
Идентификаторы должны начинаться с буквы или символа подчеркивания (a,…,z, A,…,Z,_). Последующими символами могут быть буква, символ подчеркивания, цифры (0,1,…,9). Другие символы недопустимы.
Идентификаторы могут иметь любую длину, однако анализируются только первые 63 символа.
У идентификаторов прописные и строчные буквы не различаются. Это значит, что a,…,z тождественно A,…,Z. Например, end тоже самое, что и End или END.
Запрещено в качестве идентификатора использовать ключевые слова.
Типы переменных можно классифицировать точно так же, как и типы констант (рис.3).
7.4. Объявления констант и переменных
Константы и переменные в Turbo Pascal обозначаются с помощью идентификаторов.
Однако, до того как константы и переменные будут использованы в программе, они должны быть описаны (объявлены).
Константы объявляются с помощью ключевого слова const в разделе описания констант и отделяются друг от друга точкой с запятой.
Например:
const
mile=1750;
foot=12;
pi=3.1415926;
name=’Иванов И.И.’
Здесь определены две целые константы, одна вещественная и одна
символьная.
Каждая переменная должна быть описана в разделе описания переменных, т.е. каждой переменной должен быть явно задан тип данных (integer, real, char). Каждая переменная может принимать значения только в соответствии с заданным типом данных.
Переменные объявляются с помощью ключевого слова var в разделе описания переменных.
Например:
var
a,b,c:real;
m,n:integer;
name,f:char;
Здесь определены переменные a,b,c как вещественного типа (real), m,n — целого типа, name и f — символьного.
После того, как переменная описана, ее тип не может изменяться.
7.5. Стандартные функции
При работе на ЭВМ имеется возможность использовать уже готовые
(стандартные) программы, которые хранятся в памяти.
Служат для облегчения записи и обращения к наиболее часто встречающимся функциям при обработке данных.
При обращении к стандартным функциям необходимо записать имя функции, а в круглых скобках указать аргумент. В качестве аргумента можно
применять любое арифметическое выражение (смотрите раздел 7.6).
Перечень некоторых стандартных функций приведем в табл.1
Таблица 1
—————T————T————————————
¦Математи- ¦Обращение к ¦ ¦
¦ческое ¦функции на ¦ Назначении функции ¦
¦обозначение ¦языке Turbo ¦ ¦
¦функции ¦ Pascal ¦ ¦
+————-+————+————————————+
¦ ¦х¦ ¦ Abs(x) ¦Вычисление абсолютной величины ¦
¦ x*x ¦ Sqr(x) ¦Вычисление квадрата аргумента ¦
¦ sin x ¦ Sin(x) ¦Вычисление синуса ¦
¦ cos x ¦ Cos(x) ¦Вычисление косинуса ¦
¦е в степени х¦ Exp(x) ¦Вычисление экспоненты аргумента ¦
¦ ¦ ¦(степень числа е (2,718)) ¦
¦ arctg x ¦ ArcTan(x) ¦Вычисление арктангенса ¦
¦ ln x ¦ Ln(x) ¦Вычисление натурального логарифма ¦
¦ vx ¦ Sqrt(x) ¦Вычисление квадратного корня ¦
¦ ¦ Trunc(x) ¦Выделение целой части числа ¦
¦ ¦ Round(x) ¦Округляет вещественное число до ¦
¦ ¦ ¦целого ¦
¦ ¦ Frac(x) ¦Возвращает дробную часть числа ¦
¦ ¦ Int(x) ¦Возвращает целую часть числа ¦
¦ ¦ Odd(x) Проверяет, является ли аргумент ¦
¦ ¦ ¦нечетным числом ¦
¦ ¦ Pi ¦Возвращает значение числа пи ¦
L————-+————+————————————
Следует обращать внимание на соответствие открытых и закрытых скобок.
В Turbo Pascal определены только три тригонометрические функции (Sin, Cos и Arctg). Для вычисления остальных тригонометрических функций необходимо использовать известные соотношения:
Tg(x)=Sin(x)/Cos(x);
Ctg(x)=Cos(x)/Sin(x);
Csc(x)=1/Sin(x);
Sc(x)=1/Cos(x);
Arcsin(x)=ArcTan(x/Sgrt(1-Sgr(x));
Arccos(x)=Pi/2-Arcsin(x);
Arcctg(x)=Pi/2-ArcTan(x).
Для вычисления логарифма с основанием а используется соотношение
Log (x)=Ln(x)/Ln(a)
7.6. Арифметические выражения и правила их записи
Арифметическое выражение представляет собой операнды числового типа (константы, переменные, функции), объединенные знаками арифметических операций. Число или переменная являются частным случаем арифметического выражения. Перечень арифметических операций приведен ниже.
Знак Выполняемое действие
операции
+ Сложение
— Вычитание
* Умножение
/ Деление
DIV Деление с отбрасыванием остатка
MOD Нахождение остатка от деления
При записи арифметических выражений необходимо соблюдать следующие правила.
ПРАВИЛО 1.Арифметические выражения записываю