Бусыгин Б.С., Коротенко Г.М., Коротенко Л.М. Введение в современную информатику

Подождите немного. Документ загружается.

210

C учётом всего вышесказанного, интересно привести разные

представления в компьютере числовой величины 2 (два) (табл. 8.6.а).

Таблица 8.6.а

Представление в компьютере числовой величины 2 (два)

Представление

числовой

величины

Тип

значения в

ТП

Число байтов,

отводимых в

памяти ПК

Представление в памяти ПК

Integer

00000000 00000010 (Двоичное представление числа 2)

2.0

Real

10000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000001

‘2’

(ASCII-код 50)

Char

(символ)

00101000 (Двоичное представление числа (ASCII кода) 50)

(см.п. 8.25)

‘два’

(ASCII-коды:

51, 184, 182, 180)

String

(строка)

00000011 10111000 10110110 10110100 (см. пп. 8.25.3)

Нелишне напомнить, что операции с приведенными в табл. 8.6.а

представлениями разных типов данных, существенно различаются (см. табл.

8.5). Вы должны это хорошо себе представлять, поскольку в программах,

переменные и константы всех типов объединяются в выражения.

Выражения задают порядок выполнения действий над элементами данных

и состоят из операндов (констант, переменных, обращений к функциям),

круглых скобок и знаков операций. Операции, в свою очередь, определяют

действия, которые следует выполнять с операндами (см. таб. 8.7).

Таблица 8.7

Примеры реальных выражений и их записи на языке ТП

Тип

выражения и

переменных в

нем

Математическое

(или другое)

выражение

Реализация на Турбо Паскале

Вещественный

)(

⋅

∗

6*sqrt(sqrt((a*a*(b/c))/((b+c)/2))

Целый

)(

a +

⋅⋅

a div 2 * (sqr(x)*((a+b) div c)

Логический

)()( DCBA ¬∨∧∨¬

NOT (A OR B) AND (C OR NOT D)

Символьный

Д + А = ДА

‘Д’ + ‘A’

Строковый

Сегодня вторник

‘Сегодня вторник’

Примечание: sqrt(х) – функция извлечения квадратного корня из

значения х; sqr(х) – возведение значения х во вторую степень; div –

математическая операция деления нацело одного целого числа на другое;

NOT, OR, AND – логические операции (соответственно: отрицания,

логического сложения и логического умножения).

Операции, которые применяются к операндам, могут быть унарными

(одноместными) и бинарными (двуместными). Унарные, это такие, как

изменение знака числа, применяются к одиночным операндам, а бинарные – к

двум или более (см. табл. 8.8).

211

Таблица 8.8

Одноместные и двуместные операции в языке ТП

Тип выражения

и переменных в

нем

Тип операции

Математическое

(или реальное)

выражение

Реализация на Турбо

Паскале

Вещественный,

целый

Одноместная

–1.35; |–30|

(модуль

числа)

– 1.35; abs(–30)

Двухместная

251.5 ⋅

; 7+0.35

5.1 * 25; 7 + 0.35

Логический

Одноместная

∨

NOT D

Двухместная

A OR B

Термин "выражение" используется в языке ТП в том же значении, что и в

обычной математической записи действий, производимых согласно какой-либо

формуле. Выражение может конструироваться из констант, переменных и

функций (встроенных или созданных пользователем), которые объединяются

между собою символами операций, запятыми и скобками.

Вещественные и целые числа можно "смешивать" в вещественных

выражениях, но нельзя в целочисленных выражениях, так как арифметика этих

двух типов базируется на абсолютно разных принципах. Для вещественных

типов

Real количество цифр, которые могут сохраняться в памяти компьютера,

равняется 11-ти или 12- ти. Поэтому арифметические операции, вдобавок, с

дробями конечной длины не всегда точно отвечают обычным правилам

арифметики. Чтобы это понять рассмотрим следующее выражение:

Поскольку операции будут выполняться слева направо, то результат

добавления с точностью 11 знаков будет равняться 123456789778.0 и 0.4 будет

безвозвратно утеряно. После вычитания 123456789777.0 конечный результат

будет равняться 1.00000000000. Но, если выражение записать со скобками

то предварительное выполнение операции вычитания в скобках, а потом только

добавление первого числа (0.4) даст верный результат 1.4.

Неверный порядок выполнения действий может привести не только к

потере точности, но и вообще к полной неудаче. Предположим, Вам

необходимо вычислить выражение

А*В/С, в котором все величины: А, В и С

имеют значения 10

. Сначала будет выполнено умножение, которое даст 10

что превышает значение величины, которая может содержаться в переменной

типа

real. Поэтому компилятор ТП выведет предупреждение:

(Ошибка 205: Переполнение числа с плавающей точкой)

и решение задачи будет прекращено. Но, если те же самые данные описать

типом

double, абсолютная величина которого изменяется в диапазоне

0.40000000000 + 123456789778.0 – 123456789777.0

11 цифр 11 цифр 11 цифр

0.40000000000 + (12345678978.0 – 12345678977.0)

212

5.0E–324..1.7E+308, то вычисления будут проведены корректно.

При делении целых чисел в рамках языка программирования ТП также

возникают свои особые проблемы. Когда Вы делите целое число, скажем, 7 на

целое число 3 на бумаге, то результат у Вас будет дробным числом. И

количество знаков после запятой Вы выберете сами. Но машинная арифметика

– совсем другое дело! Если Вы имеете дело с целыми числами в ТП, т.е.

описанными как

integer, то, во-первых, операция деления должна быть

записана специальным образом – «

div», а во-вторых, результат будет получен

с отбрасывание дробной части!

5 div 3 = 1 (5 делится на 3 нацело!);

6 div 7 = 0 (6 делится на 7 нацело!) и т.д.

Чтобы уверенно чувствовать себя при программировании различных

выражений в ТП Вы должны знать о его компиляторе следующее. Первым

делом он устанавливает тип переменной слева от знака присваивания, затем

проверяет типы операндов, участвующих в выражении справа от знака

присваивания, а затем – типы операций, совместимые с типами данных

операндов. Зная Ваши привычки при «вычислениях на бумаге» он преобразует

целые числа к вещественному типу, но не наоборот! Лучше всего это можно

понять из примера, приведенного на рис. 8.14.

var x, y : real; i, j : integer;

Begin

x := 5 / 2; { поскольку слева стоит вещественная величина, то 5 преобразуется в 5.0, а

2 – в 2.0 и производится операция вещественного деления, которая даёт

вещественное значение 2.5, а оператор присваивания занесёт его в

вещественную переменную х }

y := 5 div 2;

{

операция целочисленного деления при условии наличия слева от оператора

присваивания вещественной переменной y, выполняется компилятором как

целочисленное деление, а затем результат преобразуется в вещественное число

и в переменную y заносится вещественное значение 2.0! }

i := 5 div 2; {

операция целочисленного деления даст целое значение 2,

которое и будет занесено в целочисленную переменную i }

j := 5 / 2; {операция вещественного деления не будет выполнена и

компилятор выдаст следующую диагностику }

i := 5.3 div 2.6; {

компилятор откажется выполнять эту операцию целочисленного

деления с вещественными числами и выдаст следующую

диагностику }

Рисунок 8.14. Взаимодействие типов операций с типами переменных

{что переводится, как «несовпадение типов (данных) справа и слева от оператора

присваивания» }

{что переводится, как «тип операндов не соответствует оператору» }

213

Неожиданности могут случаться и в операциях с вещественными числами.

Рассмотрим следующую сумму:

1.0 / 3.0 + 1.0 / 3.0 + 1.0 / 3.0.

Результат деления 1.0 / 3.0 равняется с точностью до 11 знаков

0.33333333333. Общая сумма будет равняться 0.99999999999, а никак не

1.00000000000!

Таким образом, Вам нужно очень осторожно конструировать выражения с

данными и операциями разных типов данных, участвующих в выражениях.

Упражнения

1.Запишите нижеследующие математические выражения на языке ТП,

следуя условию, что все переменные в выражениях вещественные (

real), а

потом, что все переменные целые (

integer):

а)

YX +

б)

в)

)( YX +

г)

д)

BA +

е)

A +

ж)

з)













2.Выполните действия на совместимость типов и проверьте их на

компьютере:

а) Х:=45; Y:=578; Z:=X+Y. Какими могут быть типы величин X, Y и Z?

б) Х:=6546; Y: =5655.665; Z:=X-Y. Какими могут быть типы величин X,

Y и Z?

в) Х:=65; Y:=5; Z:=X/Y. Какими могут быть типы величин X, Y и Z?

г) Х=567687687; Y=5.89; Z=X+Y. Какими могут быть типы величин

X, Y и Z?

214

8.5. Общая структура программ на Турбо Паскале

Вам уже, наверное, стало интересно, как же создавать свою собственную

программу на языке ТП? А этот процесс не сложнее, чем писать кому-нибудь

письмо. Ведь для этого, сначала, нужно продумать, чем Вы хотите порадовать

своего адресата? А уж после этого, Вы должны вспомнить, что письмо

начинается с обращения к Вашему адресату. Затем с абзаца необходимо

начинать изложение мыслей с использованием существительных,

прилагательных, глаголов и т.д., которые нужно располагать по определённым

правилам и следует разделять запятыми, точками и другими знаками

препинания для точной передачи смысла Вашего послания. Вспомните:

«Казнить нельзя помиловать!».

Так вот, прежде, чем писать программу на Турбо Паскале, Вам

необходимо запомнить, что, в целом, она состоит из заголовка блока

заканчивается точкой, поэтому кратчайшая программа в языке ТП, которая

ничего полезного не делает, выглядит в форме блока так:

Begin

End.

С лёгкой руки автора языка Си Денниса Ричи стало хорошим тоном

представлять описываемый язык программирования программой, которая

приветствует окружающий мир, выводя на экран монитора фразу «

Hello,

World!». Так вот, на ТП такая программа выглядит следующим образом:

Begin

Writeln (‘Hello, World!’);

End.

После нажатия клавиш Ctrl+F9 в среде редактора ТП компьютер выполнит

программу и мгновенно возвратится назад в среду редактора. Чтобы увидеть

результат её работы нужно нажать клавиши

Alt+F5. Это позволит Вам увидеть

на экране монитора Ваш первый успех в программировании. Нажатие любой

клавиши возвратит Вас обратно в окно текстового редактора ТП.

Кстати, можно улучшить программу вывода строки текста

‘Hello,

World!’

, прибавив в её конце оператор процедуры Readln без параметров, что

останавливает работу программы в экране результатов в ожидании нажатия

клавиши

Enter для завершения её работы:

Begin

Writeln (‘Hello, World!’);

Readln;

End.

Общая структура программы на языке ТП приведена на рис. 8.15. Как

видите, программа начинается с заголовка

Program и её имени, а основной

блок включает раздел описаний и раздел операторов. Раздел операторов

Блок – смысловая часть программы, завершающаяся точкой. Вся информация, располагаемая после точки

последнего зарезервированного слова end средой ТП ко вниманию не принимается!!!

215

представляет собой, так называемый, составной оператор (операторные скобки

Begin ... End), включающий разделённые точкой с запятой (;) операторы

языка ТП, которые описывают алгоритм разработанной Вами программы.

Глядя на рис. 8.15 Вы уже немного приуныли от обилия препонов на пути

полёта Вашей программистской мысли! Не горюйте! Программирование

насчитывает уже немало лет своей истории, которая неумолимо подтверждает

тот факт, что человек – это существо, которое обязано ошибаться! Причём,

чем быстрее Вы принимаете решения либо набираете текст, тем больше Вы

ошибаетесь и в жизни и в программировании. Поэтому хороший язык

программирования и его среда разработки предлагают Вам множество средств

для обеспечения, как избежания, так и нахождения Ваших же ошибок при

создании программ. И, чем больше подробностей Вам приходится указывать в

программе, тем меньше размеры компилятора, тем быстрее он работает,

тщательнее проверяет ваши действия на предмет использования недопустимых

операций с объектами разных типов, использование разных объектов с

одинаковыми именами и так далее (рис. 8.14)… Можно сказать, что чем более

Вы внимательны к компилятору, тем более он учтив с Вами!

Возвращаясь к аналогии с естественным языком, можно сказать, что

константы и переменные в программе являются существительными языка

программирования, типы – прилагательными, а операции и сложные операторы

– глаголами. Давайте рассмотрим небольшой пример вычисления формулы:

f = 0.5



0,326754892.

(8.1)

Program ProgName; { ProgName – имя программы, которое Вы по её

смыслу даёте сами, хотя сам оператор Program – необязательный }

Uses

... ; { Список модулей, из которых программист для своих целей

использует разные объекты: процедуры, функции, переменные и др.

Наиболее часто используется модуль CRT для работы с экраном }

Const

... ; { Определение констант программиста }

Type

... ; { Описание типов переменных программиста }

Var

... ; { Перечисление переменных программиста, используемых в

программе с указанием их типов }

<ОПИСАНИЕ_ПРОЦЕДУР> { заголовки и тела процедур программиста }

<ОПИСАНИЕ_ФУНКЦИЙ> { заголовки и тела функций программиста }

Begin

... { Раздел операторов программы }

End.

Рисунок 8.15. Общая структура программы на языке ТП

(1 – раздел описаний, 2 – раздел операторов)

216

Составляя программу для вычисления формулы (8.1) согласно рис. 8.15,

Вы должны, удерживая в голове общий вид формулы, пройтись по разделу

описаний будущей программы, чтобы не пропустить нужного подраздела

(рис. 8.16).

Упражнения

1. Какова полная структура программы на языке Турбо Паскаль?

2. Какие разделы входят в программу на языке Турбо Паскаль?

3. Можно ли продолжать вводить текст операторной части программы

после конца блока (End.)?

4. Запишите в виде программ ТП упражнения из предыдущего раздела и

выполните их на компьютере.

Program FormulaF; { Название программы придумываем сами }

Uses Crt; { Раздел Uses – нужен для подключения модуля Crt, из которого будем }

{ использовать процедуру ClrScr для очистки экрана }

Const

MyConst = 0.326754892; { Раздел Const – нужен, поскольку сложным констан-}

{ там лучше присваивать имена во избежание ошибок при многократном }

{ наборе с клавиатуры в тексте программы. К тому же, если значение та- }

{ кой константы вдруг изменится, его достаточно изменить только в этом }

{ разделе, а не по всей программе, а 0,5 лучше оставить в покое. }

{ Вещественный тип константы задаёт точка в константе }

{ Раздел Type в этой программе не нужен. Он появится при использовании массивов }

{ с процедурами и функциями }

Var

f, x : Real; { Раздел Var – нужен, поскольку у нас в формуле (8.1) осталось два }

{ неописанных объекта, которые, по условию, будут менять }

{ свои значения при каждом вызове программы. По смыслу }

{ задачи их тип – Real («прилагательное»). }

{ Разделы описания процедур и функций отсутствуют }

Begin { Начался раздел операторов }

ClrScr; { Вызов процедуры ClrScr из модуля Crt для очистки экрана при запуске }

Write(‘Введите x =’); { Встроенной процедурой Write выдаём на экран }

{ приглашение ввести значение x с клавиатуры }

ReadLn(x); { Встроенной процедурой ReadLn читаем в переменную x, }

{ введённое с клавиатуры требуемое число }

f := 0.5*x*MyConst; {0.5 – безымянная, неизменяемая константа, }

{ x – переменная, содержащая введённое с клавиатуры требуемое число, }

{ MyConst – именованная неизменяемая константа («существительные»).}

{ «*» – операция умножения, «:=» – операция присваивания («глаголы»). }

Writeln(‘Результат f = ’, f); { Встроенной процедурой Write выдаём }

{ на экран поясняющую строку и значение переменной f }

ReadLn { Задерживаем экран результатов до нажатия клавиши Enter }

End. { точку с запятой после ReadLn перед End можно не ставить }

Рис. 8.16. Программа вычисления выражения (8.1)

217

8.6. Интерфейс программы пользователя.

Процедуры ввода-вывода

Когда программа загружена в оперативную память компьютера (в виде

ЕХЕ-файла) и начинает выполняться, наступает этап взаимодействия трёх

сущностей, то есть обмена сообщениями между следующими тремя сторонами:

 пользователем программы, которую выполняет компьютер;

 разработчиком программы, которой пользуется пользователь;

 компьютером, который обеспечивает диалог, запрограммированный

разработчиком и собственно работу программы.

При обучении программированию, простейшим случаем является

ситуация, когда учащийся сам программирует какой-либо алгоритм, выступая

при этом одновременно и программистом, и пользователем. В этом случае, он

должен сам прогнозировать ситуации взаимодействия пользователя (то есть

самого себя) с компьютером. Последний должен выполнять приглашения на

выполнение некоторых действий, а также их и выполнять (рис. 8.17).

Простейшая ситуация при выполнении программы состоит в том, что

когда пользователю Вашей программы надо выполнить какие-то действия, то

ему необходимо знать, что умеет делать Ваша программа и какие данные ей

необходимы для работы. Например, по ходу выполнения программы,

ПРОГРАММИСТ

Формирует сценарий

взаимодействия

пользователя с программой

и кодирует текст

сообщений о ходе её

работы. То есть, сколько и

каких данных должен

ввести пользователь для

верной работы

реализованного алгоритма,

а также обеспечить вывод

получаемых на всех этапах

её работы результатов.

ПРОГРАММА

(Вывод текста)

Работает программа

вычисления корней

квадратного уравнения

Разработчик: Драч А.А.

Введите коэффициенты

a, b, c:

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ

Отвечает на

закодированные

программистом в

программе запросы

и вводит

необходимые для её

работы данные.

КОМПЬЮТЕР

Выводит на экран информацию,

запросы, получает вводимые с

экрана данные и выполняет

вычисления.

ЭКРАН КОМПЬЮТЕРА

Работает программа

вычисления корней

квадратного уравнения

Разработчик: Драч А.А.

Введите коэффициенты

a, b, c:

3.0 -5.678 46.2309Е+06

Рис. 8.17. Содержание функций интерфейса пользователя

218

необходимо ввести два числа вещественного типа, то есть числа, содержащие

точку в своем представлении (к примеру, 2.357 и 42.9). Возникает вопрос: как

предупредить пользователя, что компьютер ждет от него именно ввода двух и

именно вещественных чисел?

Вот здесь, Вы, как разработчик программы, и должны организовать выдачу

сообщения для её будущего пользователя, которое будет ждать в этот момент

от него компьютер. В Турбо Паскале для этого существуют операторы вывода с

именами

Write и WriteLn, с помощью которых можно выводить на экран

строки текста, которые подсказывают пользователю, что именно следует делать

далее.

Вообще же, для введения информации в компьютер и вывода ее из него в

языке ТП существуют четыре процедуры (все четыре, с переменным

количеством входных параметров):

Read, ReadLn, Write и WriteLn.

Процедуры чтения данных с экрана ПК Read и ReadLn обеспечивают

введение данных различных типов: чисел, символов, строк и т.д. Напоминаем,

что как только в программе встречается оператор

Read либо ReadLn,

компьютер переходит в чёрный экран и в режим ожидания от пользователя

ввода требуемого количества данных соответствующего типа. И пока они все

не будут введены, работа компьютера не будет продолжена!

Формат (синтаксис) вызова:

Read (x1, x2, x3..., xn);

Где:

х1, х2... , хn – переменные тех типов, которые описаны в разделе

Var, выполняемой программы. При несовпадении между данными, которые

описаны в программе и которые в них вводятся, возникает ошибка ввода-

вывода! Вызов процедуры

ReadLn без параметров останавливает действие

программы до нажатия клавиши

Enter. После завершения процесса чтения

курсор автоматически переводится на следующую строку экрана. Разница

между этими процедурами существует только при чтении из текстового файла.

Примеры программных реализаций ввода данных процедурами Read, ReadLn:

Var A, B, C, D, Sum1, Sum2 : real;

Begin

{Между числами должно быть не менее одного пробела}

Sum2:= C + D;

Readkey {встроенная функция ТП, ожидающая нажатия любой клавиши}

{Использование процедуры ReadLn}

End.

ReadLn (A,B);

Sum:= A + B;

ReadLn (C,D);

Sum2:= C + D;

1.8 3.4 <Enter>

2.6 0.7 <Enter>

Ввод данных (на чёрном экране)

Read(A,B);

Sum1:= A + B;

Read(C,D);

1.8 3.4 <Enter>

2.87 0.7 <Enter>

Текст программы (в синем экране)

219

Процедуры вывода данных на экран ПК Write и WriteLn обеспечивают

вывод данных различных типов: чисел, символов, строк и т.д.

Формат (синтаксис) вызова:

Write (x1, x2, x3..., xn);

Где:

х1, х2... , хn – переменные тех типов, которые описаны в

разделе

Var, выполняемой программы либо явно заданные строковые

константы (

‘Результат х = ’) или функции (sin(0.5*x)). Различие в их

работе состоит в том, что процедура

Write после вывода оставляет курсор за

последним выведенным символом данных, а

WriteLn – переводит курсор в

начало следующей строки. Оператор

WriteLn без параметров просто

переводит курсор на следующую строку экрана. Это следует учитывать при

разработке интерфейса программы.

В процедурах

Write и WriteLn имеется возможность форматирования

исходных данных, то есть задания в явном виде выражений возле имен

выводимых переменных, которые определяют ширину поля вывода для

выводимых значений:

Пример: Вывод целых значений, которые имеют нижеприведенное описание:

Var I : Integer;

Если для целого числа при выводе все обстоит достаточно просто (то есть

на экране необходимо разместить только знак и значения переменной), то для

вещественной переменной все значительно сложнее. Это связано с тем, что для

вещественных значений существует две разные формы представления:

 с фиксированной точкой (к примеру, –34.295);

 с плавающей точкой или в экспоненциальной форме (то есть 182600.0 =

1.826*10

= +1.826Е+05 = 18.26Е4 и так далее).

При выводе числа типа

REAL с фиксированной точкой нужно выводить на

экран четыре его элемента:

 знак числа (знак “плюс” (+), как правило, не отображается);

 целую часть числа;

 точку, которая разделяет целую и дробную части числа;

 дробную часть числа.

В случае вывода числа типа

REAL с плавающей точкой для его

отображения стандартно отводится 18 позиций, в которые требуется разместить

восемь составляющих (рис. 8.18):

Значения,

содержащиеся в

переменной I

Выражение для

вывода этого

значения

Результат на экране

← левая крайняя позиция

поля вывода экрана

134

Write(I);

134

56789

Write(I);

56789

287

Write(I,I,I);

287287287

134

Write(I:6);

134

Write(I:10);

312

Write(I+I:7);

624