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

Подождите немного. Документ загружается.

280

Сформулируем вышеприведенную задачу в другом виде. Допустим,

необходимо вычислить сумму

∑

∞

с точностью

01.0=

Тогда цикл с параметром (

for … to … do) для этого случая использовать

уже в принципе невозможно, поскольку заранее неизвестно сколько раз

понадобиться прибавлять очередные элементы к общей сумме, чтобы

выполнить поставленное условие. Не лишне напомнить, что решение этой

задачи невозможно непосредственно и в приложении MS Excel. Ведь и в таком

мощном программном продукте необходимо будет написать специальную

процедуру-подпрограмму на языке Visual Basic for Application с

использованием подобных операторов цикла из арсенала данного языка.

Таким образом, на языке ТП решение новой задачи можно записать с

использованием одного из двух операторов цикла с условиями:

(while … do) или (repeat … until).

Для демонстрации их возможностей используем в решении задачи и тот и

другой. Точность эпсилон (

) вычисления значения суммы в программе

моделируем константой с именем eps, начальное значение которой задаём на

уровне 0.01. Обратитет внимание, что основным требованием завершения

циклов должно быть выполнение условия, чтобы значение очередного элемента

суммы elm было меньше значения

=0.01:

elm < eps,

Однако, Вы помните, что условием работы цикла

while ... do является

значение TRUE условного выражения его выполнения. Понятно, что значение

первого элемента суммы не может быть меньше eps. Поэтому мы можем

записать это условие с использованием логической операции инвертирования

(NOT) логического значения.

Program Next_Cycles;

const eps = 0.01;

var

n : integer;

k, a, SWHILE, SREPEAT : real;

Begin

Writeln('Введите a='); readln(a);

{Cycle WHILE---------------------------------}

n := 1; SWHILE := 0; elm := 1;

while not (elm < eps) do begin

k := 1/n; elm := exp(k*ln(a)); n := n + 1;

SWHILE := SWHILE + elm;

{Cycle REPEAT---------------------------------}

n := 1; SREPEAT := 0;

repeat k := 1/n; elm := exp(k*ln(a));

SREPEAT := SREPEAT + elm; n := n + 1

until elm < eps ;

{-----------------------------------------------}

Writeln(Две суммы=',SWHILE:10:3,SREPEAT:10:3);

end.

281

Так как оператор цикла repeat ... until выполняет роль операторных

скобок

Begin ... end, после последнего оператора тела цикла перед

служебным словом

until разделительный знак ″;″ ставить не нужно.

Оператор

while используется чаще оператора repeat. Это связано с тем,

что во многи практических случаях необходимо выполнять проверку на

окончание цикла до его виыполнения и иметь возможность при необходимости

вообще пропустить этот цикл.

Упражнения

1. Чем отличаются циклы с условиями от циклов с параметром?

2. Что собой представляет условие у этих обоих циклах?

3. Какое значенне должно иметь условие в цикле while, чтобы он

выполнялся?

4. Какое значение должно иметь условие в цикле repeat, чтобы он

выполнялся?

5. Чем вообще отличаетсяся цикл while от цикла repeat?

6. С использованием оператора цикла с предусловием while напишите и

выполните программу табулирования функций y с действительным аргументом

х. Границы изменения значений аргумента х взять на отрезке [–1, 1].

;

3sin

)

−

;

)1(sin

)1(

)

xctgx

;10)

log

1sin

cossin

)

2222

xbx

+⋅⋅

7. Выполните упражнения п.6. с использованием цикла repeat.

8. Найдите значение суммы в соответствии с формулой:

∑

∞

282

8.18. Средства исследования выполнения действий программы

с помощью дебаггера

Если алгоритм программы достаточно сложный и Вы получаете

непонятные или непредсказуемые результаты, или некоторые операции в

программе останавливают работу компьютера (с диагностикой, например:

деление на ноль, переполнение раз

рядной сетки ПК и т.д.), то Вы должны

провести исследования программы средствами ИСР ТП. Для этого в Турбо

Паскале есть достаточно развитые средства проверки состояния переменных,

результатов операций с этими переменными и некоторых других операций,

выполняемые с помощью встроенного дебаггера (отладчика). Но помните:

дебаггер поможет Вам только в том случае, если в каждой строке программы

будет находиться только по одному оператору ТП !

Для построения простой исследовательской программы выполним в ИСР

ТП команду

File/New, которая откроет пустое окно редактора ТП с именем

NONAME00.PAS. В этот чистый лист введём текст следующей программы для

её исследования под названием (именем) MyFirst:

program MyFirst;

var

A,B: Integer;

Ratio: Real;

Begin

repeat

Write('Введите два числа A и B : ');

Readln(A,B);

Ratio := A/B;

Writeln('Результат деления = ',Ratio:8:2);

Write('Нажмите <Enter>...');

Readln;

until B = 0;

End.

Для сохранения текста Вашей программы, то есть записи её на диск с

соответствующим именем, войдите в меню

File, выберите Save As и наберите в

строке с названием

Save file as соответствующего меню имя Вашего файла

MyFirst, а потом нажмите

Enter. Расширение имени файла .PAS добавляется

при записи текста программы на диск автоматически (рис. 8.35).

Компилируйте и запускайте свою программу, используя

Ctrl-F9. Турбо

Паскаль автоматически откомпилирует Вашу исследовательскую программу

перед запуском, а затем и выполнит её.

Поскольку Ваши операторы были вложены в цикл

repeat ... until, это

приведёт к тому, что все они будут выполняться до тех пор, пока условное

выражение, влияющее на количество выполнений циклов, не станет иметь

значение

True (истина). Это условное выражение вычисляется для проверки,

Дебаггер (орладчик) – программа, помогающая находить и локализовывать ошибки программирования.

283

равно значение B нулю или нет. Если перемнная В примет значение 0, цикл

должен завершиться.

Вообще говоря, эта программа должна работать без остановки, так как

условием выхода из цикла является фактически ошибочное значение

переменной B = 0, что останавливает программу и вызывает диагностику:

Error 200: Division by zero

(ошибка 200: деление на 0)

Код нашей программы спроектирован так специально, чтобы показать

Вам, как использовать средство под названием дебаггер (то есть искатель

ошибок –“багов”), встроенный в интегрриованную среду Турбо Паскаль и

который позволяет Вам перемещаться по своему коду по строкам, изучая

работу программы. В то же время, Вы можете просматривать значения всех

необходимых Вам переменных и исследовать как они меняются в ходе

выполнения программы.

Чтобы начать сеанс исследования, выберите команду

Run/Trace Into (или

просто нажмите

F7). Если Ваша программа имеет необходимость в

перекомпиляции, Турбо Паскаль выполнит это. Первый оператор в разделе

операторов Вашей программы (в данном случае –

begin) будет высветлен

специальной полосой; с этого момента мы будем называть эту светлую полосу

– полосой запуска (рис. 8.36). Последующие нажатия клавиши

F7 приводят к

перемещению курсора по строкам Вашей программы с последовательным

выполнением находящихся в них операторов.

Вторым этапом исследования, является Ваше указание дебаггеру на имена

переменных, изменения значений которых Вы хотите увидеть в этом сеансе

работы данной программы. Для ввода опредённых программистом указаний в

Рис. 8.35. Вид программы MyFirst в синем окне редактора ТП

284

ИСР ТП используется специальное диалоговое окно Аdd Watch (то есть

добавление контрольных точек для наблюдения).

Для задания необходимых точек выполните команду

Debug/Аdd Watch

(рис. 8.37) и когда появится диалоговое окно с названием

Аdd Watch, наберите

имя первой необходимой для исследования в программе переменной, то есть А,

и нажмите

Enter (рис. 8.38). Напоминаем, что выбор команд можно выполнять

или с помощью курсора мыши, или нажатием управляющих клавиш на

клавиатуре ПК: в данном случае

Alt+D, а потом A.

Рис. 8.36. Начало работы программы в режиме сеанса исследования

Рис. 8.37. Среда ТП перед выполнением команды Debug/Аdd Watch

285

Выполнение вышеуказанных действий приведёт к появлению добавочного

окна с именем

Watchеs в нижней части главного экрана, в котором появится

имя указанной переменной и её текущее значение (рис. 8.39). Примите к

сведению, что это дополнительное окно закрывается командой

Window/Close

(или – Alt+F3), а полоса запуска удаляется командой

Run/Program reset (или –

Ctrl+F2).

Важно также помнить, что для добавления следующих имён переменных

(B и Ratio) в окно

Watchеs достаточно перед вводом их имён предварительно

нажимать клавишу

Insert, расположенную справа над клавишей Delete.

Рис. 8.38. Ввод имени переменной A, значение которой исследуется

Рис. 8.39. Отображение значений переменных в окне

Watches (Наблюдение)

286

После ввода очередного имени переменной в строку меню Add Watch и

нажатия

Enter, в окне Watchеs внизу экрана добавляется это имя с его текущим

значением (рис. 8.39).

Теперь, когда все значения переменных нами выведены в окне, после

очередного нажатия

F7, программа будет переведена в чёрный экран DOS (т.е.

экран результатов), потому что оператор Readln(A,B) ожидает ввода двух

новых чисел. Наберите два целых числа, разделённые пробелом; и убедитесь,

что второе число – не нуль (рис. 8.40).

Теперь нажмите

Enter и Вы возвратитесь назад в окно редактора с полосой

запуска на операторе присваивания в строке 9 (Ratio := A/B;) программы

MyFirst (см. рис. 8.36). Нажмите

F7, программа выполнит этот оператор

присваивания и полоса запуска переместится на оператор Writeln в строке

10. Одновременно значение переменной Ratio получит новое значение 8/4 = 2,

инициированное введёными данными, объединёнными в выражение

оператором деления (/) (рис. 8.41).

Рис. 8.40. Экран DOS при введении данных в переменные А и В

Рисунок 8.41. Значения переменной Ratio при введённых даных А и В

287

Нажмите F7 дважды. Теперь выполнится оператор вызова процедуры

Readln в строке 12. Ещё раз нажмите

F7, посмотрите результат работы

программы и нажмите

Enter. Полоса запуска теперь находится на операторе

until. Нажмите F7 несколько раз и программа вернётся к началу цикла

repeat, то есть к оператору Write, и т.д.

Таким образом, мощный инструмент – дебаггер – позволяет выполнять

перемещения по коду программы "строка за строкой" и одновременно

наблюдать за поведением Ваших переменных и выражений (табл. 8.41).

Таблица 8.41

Команды дебаггера и его действия

Название действия Команда ТП

Горячие

клавиши

Переход к режиму дебаггера

Run/Trace Into

Перемещение по операторам

программы

– F7

Вызов окна Watchеs для

просмотра значений переменных

и выражений в пошаговом

режиме

Debug/Аdd Watch

Alt+D, а потом A

Добавление в окно Watchеs имён

переменных и выражений

Debug/Аdd Watch Insert (клавиша)

Закрытие окна Watchеs

Window/Close

Alt+F3

Удаление полосы запуска

Run/Program reset

Ctrl+F2

Кроме значений отдельных переменних, в окне

Watch можно также

наблюдать значения выражений. Чтобы ввести необходимое для исследования

выражение нажмите

Alt-D для появления меню Debug (это альтернативная

возможность вызова). Выберите команду

Add Watch из меню Watches (или

нажмите

Ctrl-F7). Теперь можно набрать в окне ввода Watch Expression не

только имена переменных А, В и Ratio, которые появятся в окне

Watch

вместе со своими текущими значениями, а также и выражение А/В.

Далее, выберите

Run/Trace Into (или нажмите F7) для того, чтобы сделать

шаг в своей программе. В этот раз, когда Вы должны ввести очередных два

числа, введите 0 для второго из них. Когда Вы нажмёте

Enter и вернётесь в IDE

Турбо Паскаль, посмотрите на выражение А/В в окне

Watch (для этого

нажмите Alt и # (номер) окна или

Alt-W W). Вместо этого значения будет стоять

фраза "

Invalid floating-point operation" (неправильная операция над

числами с плавающей точкой). Это случилось потому, что операция деления на

нуль неопределена. Хотя заметим, что наличие этого выражения в окне

Watch

не приводит к остановке программы с ошибкой. Вместо этого выводится

сообщение об ошибке, а отладчик не выполняет операцию деления в окне

Watch.

288

Тепер нажмите F7 опять, присваивая значение выражения А/B переменной

Ratio. В этом месте произойдёт аварийное завершение программы, и вверху

окна редактора снова появится сообщение про ошибку "

Division by zero".

Тепер возможно Вы задумались про то, что же неправильно работает в

вашей программе, если Вы вводите значення 0 для второго числа (B) и

программа завершается с ошибкой выполнения.

Как зафиксировать её? Очевидно, что если переменная В имеет значение 0,

не следует делить А на В. Отредактируйте Вашу программу так, чтобы она

выглядела следующим образом:

program MySecond;

var

A,B: Integer; Ratio: Real;

Begin repeat

Write('Enter two numbers: '); Readln(A,B);

if B = 0 then Write('The ratio is undefined')

else

begin

Ratio := A/B; Writeln('The ratio is ',Ratio:8:2);

end;

Write('Press <Enter>...'); Readln;

until B = 0;

End.

Теперь запустите свою программу (или используя дебаггер или без него).

Если Вы используете дебаггер, обратите внимание, как меняются значения в

окне

Watch по мере выполнения шагов в программе. Когда Вы готовы

завершить вычисления, введите 0 в перменную В. Программа остановится

после вывода сообщения "

The ratio is undefined. Press

<Enter>...

" ("Отношение не определено. Нажмите <Enter>...").

Теперь Вы можете оценить, каким мощным средством является дебаггер

для исследования работы Вашей программы. С его помощью можно

перемещаться в программе строка за строкой; можно рассматривать в окне

Watch значения переменных и выражений Вашей программы, а также

наблюдать изменения их значений по ходу выполнения программы.

Упражнения

1. Что такое дебаггер и для чего он предназначен?

2. Какие команды и горячие клавиши служат для вызова дебаггера и

перехода в режим отладки программы пользователя?

3. Какие команды и горячие клавиши служат для перемещения по

операторам программы в режиме её отладки?

4. Какие команды и горячие клавиши служат для вызова окна

Watchеs для

просмотра значений переменных и выражений в пошаговом режиме?

289

5. Какие команды и горячие клавиши служат для добавления в окно

Watchеs имён переменных и выражений?

6. Какие команды и горячие клавиши служат для закрытия окна

Watchеs?

7. Какие команды и горячие клавиши служат для удаления полосы?

8. Вычисление с помощью цикла с параметром for значения конечной

суммы S для выражения:

∑ ∑

= =

n n

nnS

Проведите исследование работы программы с помощью дебаггера.

9. С использованием оператора цикла с предусловием

while напишите и

выполните программу табулирования значений функции y с действительным

аргументом на отрезке [–2, 0]. Проведите исследование работы программы с

помощью дебаггера.

3sin

−

10. С использованием оператора цикла с послеусловием

while напишите и

выполните программу табулирования значений функции y с действительным

аргументом на отрезке [–1, 1]. Проведите исследование работы программы с

помощью дебаггера.

−