Основы программирования на языке Pascal
ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Понятие, свойства и способы описания алгоритма
Под алгоритмом понимается «точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату». Алгоритм включает систему правил, определяющих содержание и конечную последовательность действий (шагов и операций), выполняемых над некоторыми объектами с целью переработки исходных и промежуточных данных в искомый результат. Таким образом, это предписание конкретному исполнителю о том, какие действия, над какими объектами и в каком порядке следует выполнять для решения поставленной задачи.
При разработке алгоритмов следует учитывать ряд требований, совокупность которых формирует его свойства: определенность, дискретность, конечность, результативность, массовость.
Указания, составляющие алгоритм, должны бытьчеткими и однозначными, не допускать произвольного или двоякого толкования. Это свойство называют определенностью. Вычислительный процесс после выполнения заданной алгоритмом конечной последовательности действий должен заканчиваться выдачей результатов или сообщением о невозможности решить задачу. Эти взаимосвязанные свойства алгоритма называются конечностью и результативностью.
Для иллюстрации этих свойств алгоритма можно рассмотреть вычисление значения функции sin (x) методом разложения ее в ряд по степеням. Очевидно, что при расчете по подобной формуле окончательного ответа не будет, поскольку в условии задачи ничего не говорится о количестве членов ряда, которые необходимо учитывать при вычислениях. Без подобных указаний вычислительный процесс может продолжаться бесконечно. Чтобы этого не произошло, следует ввести некоторые ограничения, обеспечивающие свойствоконечности алгоритма, в частности задать некоторое допустимое число шагов выполнения алгоритма. Например, суммирование продолжать до тех пор, пока значение очередного, учитываемого в сумме члена ряда не станет меньше некоторого ε, равного 104. В этом случае за некоторое конечное число шагов будет получен результат, и алгоритм вычисления функции приобретет свойство результативности.
|
|
|
Алгоритмы должны обладать свойством массовости, чтобы их можно было использовать для решения множества однотипных задач с различными исходными данными. Например, алгоритм Евклида позволяет найти НОД для любой пары натуральных чисел.
Разработанные алгоритмы могут быть представлены на физическом носителе информации различными способами, наиболее известными из которых являются: словесный (средствами языка человеческого общения с тщательно отобранным набором слов и фраз), структурно-стилизованный (языком псевдокодов), графический (схемами из графических блок-символов) или программный (текстами программ).
|
|
|
Наиболее распространенным способом представления алгоритма является графический. В графическомпредставлении алгоритмы изображаются в виде блок-схемы, дополненной элементами словесной или математической записи. Схема алгоритма включает геометрические фигуры (блочные символы), соединенные между собой стрелками (линиями), указывающими порядок выполнения операций. Блочные символы стандартизированы и различаются по типу выполняемых действий.
В схеме начало и завершение алгоритма, а также вход и выход из вспомогательных алгоритмов отмечаются соответственно блочными символами «начало» и «конец» (рисунок 1а, б (блоки 1 и 2)). Эти блоки, в отличие от большинства других, используются по одному в алгоритме и отмечают начало и конец пути обработки информации. Каждая схема обязательно должна начинаться и заканчиваться этими символами.
Изображенные на рисунке 1в, г блочные символы в виде параллелограмма (блоки 3 и 4)используют для обозначения операций ввода-вывода данных.
|
|
|
Блок, отражающий вычислительный процесс,применяют для обозначения одной или группы операций, изменяющих значение, форму представления или размещения данных (рисунок 1д (блок 5)). Производимые операции в этом блоке записывают в любой форме с использованием математических формул, выражений и пояснений на естественном языке.
Логический блочный символ «решение» (рисунок 1 е–и (блоки 6, 7, 8, 9 соответственно)) используют для обозначения выбора направления выполнения алгоритма в зависимости от некоторых условий. В блоке указывают условие, вопрос или решение, определяющие дальнейшее направление выполнения алгоритма. Условия могут быть простыми (рисунок 1е (блок 6)) и составными (рисунок 1з (блок 8)). В них должны быть учтены абсолютно все возможные варианты следования процесса при решении задачи.
Из блока проверки условия может выходить два, три и более (блок 9) информационных потока, что отличает его от других блочных символов, имеющих не более одного выхода. Выходящие из блока линии должны снабжаться пояснениями о направлениях исполнения алгоритма при выполнении или невыполнении приведенного условия (например, «да», «нет», «<0», «=0», «>0», «=1» или др.).
Блочный символ модификации (рисунок 1 к, л (блоки 10 и 11)) символизирует начало циклических вычислений (заголовок цикла), для управления которыми он используется. Внутри блока указывается переменная цикла и параметры, характеризующие закон ее изменения, например,
|
|
|
I = АНАЧ, АКОН, ∆А,
где I – переменная цикла,
АНАЧ и АКОН – начальное и конечное значения переменной цикла,
∆А – шаг ее изменения (переменная цикла изменяется от АНАЧ до АКОН с шагом ∆А).
Если шаг равен 1, то ∆А можно не указывать. Кроме входящей линии, блок модификации имеет одну выходящую (на рисунке 1л обозначенную «Вых»), а также линии, отмечающие передачу вычислительного процесса на обработку для циклических вычислений «Цикл» и возврат в начало для изменения переменной цикла «Изм. пер».
Для обращения к вычислению по подпрограмме (стандартной или разработанной пользователем) в схеме используют блок-символ«предопределенный процесс» (рисунке 1м (блок 12)). Он как бы заменяет алгоритм подпрограммы (вспомогательный алгоритм) и указывает, что информационный поток передается подпрограмме. По завершении вычислительного процесса в подпрограмме результаты расчета возвращаются в основной алгоритм, в котором процесс вычислений возобновляется с блока, следующего за блоком обращения к подпрограмме. Блок «предопределенный процесс» используют при организации вспомогательных алгоритмов, оформленных автономно в виде отдельного модуля, или при обращении к библиотечным подпрограммам.
Схема является самым наглядным и простым способом представления алгоритма. В ней четко прослеживаются порядок выполнения действий, потоки информации и пути их следования, которые отмечаются линиями со стрелками (стрелки допускается опускать, если потоки направлены сверху вниз и слева направо). Линии по отношению к блокам могут быть входящими и выходящим. Количество входящих линий для всех блоков не ограничено – их может быть одна, две, три и более. Выходящая же линия для большинства блоков может быть только одна (исключение – блоки проверки условия). В схеме блоки, за исключением соединителей, могут нумероваться для простоты дальнейшего описания их работы, организации комментариев и использования соединителей. Номера проставляют в верхней части графического символа в разрыве его начертания, как это сделано на рисунке 1.
Внутри блоков и рядом с ними делаются записи и обозначения, уточняющие выполняемые функции. Эти записи могут производиться в любой удобной для разработчика форме. Они не имеют каких-либо существенных ограничений (на язык, обозначения, символы и др.), однако, должны быть понятны всем, кто будет пользоваться алгоритмом. Единственное ограничение накладывается на последовательность записей – они должны читаться (использоваться при работе алгоритма) слева направо и сверху вниз независимо от направления потоков информации.
Алгоритмы целесообразно разрабатывать поэтапно (по шагам). Сложные задачи следует разбивать на достаточно простые, легко воспринимаемые части.
Логика алгоритма должна опираться на минимальное число достаточно простых управляющих базовых структур. При разработке схем алгоритмов необходимо соблюдать некоторые требования:
· в схеме алгоритма все линии от блока «начало» до блока «конец» не должны иметь разрывов, не помеченных соединителями. Все линии, указывающие последовательность выполнения действий, должны быть замкнутыми;
· в схеме должны четко прослеживаться потоки информации. Блоки следует размещать таким образом, чтобы избегать пересечения линий. При передаче управления в схеме «снизу-вверх» или «справа-налево» линии обязательно помечают стрелками;
· не допускается передача управления в никуда. «Источник» передачи управления и «получатель» должны быть четко обозначены.
Рисунок 1 – Наиболее употребляемые в схемах алгоритмов блок-символы
Основы программирования на языке Pascal
Алгоритмический язык Pascal широко используется как для обучения основам программирования, так и для создания программных продуктов профессионального назначения.
Классификация данных
ПК выполняет действия с данными: читает данные из памяти, производит с ними нужные действия и результаты вновь заносит в память. Какие действия и с какими данными выполнять, куда записывать результат – указывается в программе. Данные могут представлять собой числа, буквы (символы), текст – в зависимости от решаемой задачи.
Одно и то же число на можно записать различными способами (таблица 1).
Таблица 1 – Запись чисел в Pascal различными способами
|
Математическая запись |
Целое | Запись в Рascal | |
| Действительное (вещественное) | |||
| В форме с фиксированной точкой | В форме с плавающей точкой | ||
| 25 | 25 | 25.0 | 2.5Е01 |
| –892 | -892 | -892.0 | 8.92Е02 |
| 0 | 0 | 0.0 | 0.0Е00 |
| –4,3 | – | -4.3 | -4.3Е00 |
| –3,56 × 108 | – | -356000000.0 | -3,56Е08 |
| 27,84 × 10–6 | – | 0.00002784 | 27.84Е-06 |
Все данные относятся к определенному типу. Тип данных показывает, какие значения принимают данные, какие операции можно с ними выполнять и как данные представляются в памяти ПК. Типы данных указываются в специальном разделе программы, который называется раздел объявлений (описаний).
В программе обычно используется много данных. Чтобы указать, с какими данными требуется выполнить действия, данным присваиваются имена. Имя может содержать буквы и цифры, не должно разделяться пробелами и должно начинаться буквенными символами, например, primer1.
Иногда в программах используются данные, которые получают значение в начале программы и не изменяют своего значения в процессе ее выполнения. Такие данные называются константами. Константы указываются в разделе объявлений после слова CONST, например
CONST
a= 50; {целая константа}
DELTA = 1.7E-8; {действительная константа}
FLAG = TRUE; {логическая константа}
SUMBOL = ’h’; {символьная константа}
STROKA = ’PASCAL’; {строковая константа}
Константу p = 3.14159 указывать в разделе объявлений не нужно, в программе в качестве ее используется имя Pi.
Данные, значения которых могут изменяться при выполнении программы, называются переменными. Типы всех переменных, используемых в программе, указываются в разделе объявлений VAR, после имени переменной и двоеточия, например:
VAR
INDEX:INTEGER; {переменная целого типа}
SUM,MIM:REAL; {переменные действительного типа}
PRIZN:BOOLEAN; {переменная логического типа}
SYM:CHAR; {переменная символьного типа}
ST1,ST2:STRING; {переменные строкового типа}
Эти типы данных чаще всего используются в Pascal.
Все данные, с которыми работает программа, хранятся в соответствующих полях памяти ПК. Эти поля выделяются при трансляции программы в соответствии с типом данных и закрепляются за данными в течение всего времени выполнения программы. Так происходит при статическом распределении памяти (динамическое выделение памяти здесь не рассматривается). Доступ к содержимому поля памяти осуществляется с помощью имени соответствующего данного.
Оператор присваивания
Для изменения содержимого переменной используется оператор присваивания. Оператор содержит операцию присваивания, которая обозначается двумя символами := (двоеточие и равенство). Слева от операции присваивания указывается имя той переменной, которой нужно присвоить новое значение, справа – значение, которое следует присвоить указанной переменной. Один оператор отделяется от другого с помощью символа ; (точка с запятой), например INDEX:= 5; MIN:= MAX;.
Дата добавления: 2018-05-31; просмотров: 281; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!