Методическое пособие для студентов по предмету "основы программирования "

равно TRUE.

Сравнение строк символов выполняется слева направо посимвольно. Более короткие строки дополняются пробелами справа.

1. Синтаксис операторов ввода-вывода.

Решим задачу, прокомментировав каждое свое действие в фигурных скобках. Напомним, что комментарий не воспринимается компьютером, а нам он нужен для того, чтобы лучше понять как работает программа.

Задача. Напишите программу, которая бы очищала экран и вычисляла произведение двух чисел, вводимых пользователем.

Ответьте на вопросы:

1. почему программу назвали Proizv2?

2. зачем в раздел Uses поместили модуль Crt?

3. какое назначение переменных number1, number2, rezult?

4. какой тип у этих переменных? что это значит?

5. если присвоить переменным number1 и number2 соответственно значение 5 и 7, то какую строчку выдаст компьютер при исполнении последней процедуры Write? Запишите ее в тетрадь.

6. в каких строчках у пользователя запрашиваются значения переменных?

7. в какой строчке происходит умножение чисел?

8. что делает оператор присваивания в этой программе?

Задание. Измените программу так, чтобы она запрашивала у пользователя еще одну переменную и выводила результат произведения трех чисел.

Лабораторная работа 5. Синтаксис безусловного и условного переходов

До сих пор Вы использовали линейные алгоритмы, т.е. алгоритмы, в которых все этапы решения задачи выполняются строго последовательно. Сегодня Вы познакомитесь с разветвляющимися алгоритмами.

Определение. Разветвляющимся называется такой алгоритм, в котором выбирается один из нескольких возможных вариантов вычислительного процесса. Каждый подобный путь называется ветвью алгоритма.

Признаком разветвляющегося алгоритма является наличие операций проверки условия. Различают два вида условий - простые и составные.

Простым условием (отношением) называется выражение, составленное из двух арифметических выражений или двух текстовых величин (иначе их еще называют операндами), связанных одним из знаков:

- больше, чем...
= - больше, чем... или равно
- не равно
= - равно

Например, простыми отношениями являются следующие:

x-y10; k11; ‘мама’‘папа’.

В приведенных примерах первые два отношения включают в себя переменные, поэтому о верности этих отношений можно судить только при подстановке некоторых значений:

• если х=25, у=3, то отношение x-y10 будет верным, т.к. 25-310

• если х=5, у=30, то отношение x-y10 будет неверным, т.к. 5-30

Проверьте верность второго отношения при подстановке следующих значений:

1. k=5, a=1, b=-3, c=-8

2. k=65, a=10, b=-3, c=2

Определение. Выражения, при подстановке в которые некоторых значений переменных, о нем можно сказать истинно (верно) оно или ложно (неверно) называются булевыми (логическими) выражениями.

Определение. Переменная, которая может принимать одно из двух значений: True (правда) или False (ложь), называется булевой (логической) переменной. Например,

Задание. Наберите текст программы. Протестируйте программу со следующими значениями переменных и сделайте вывод.

1. х=23, у=5;

2. х=-5, у=15;

3. х=8, у=8.

Каждая программа, насколько это возможно, должна осуществлять контроль за допустимостью величин, участвующих в вычислениях. Здесь мы сталкиваемся с разветвлением нашего алгоритма в зависимости от условия. Для реализации таких условных переходов в языке Паскаль используют операторы If и Else, а также оператор безусловного перехода Goto.

Рассмотрим оператор If.

Для нашей задачи нужно выполнить следующий алгоритм:

Если х=у, то вычислить значение квадратного корня,
иначе выдать на экран сообщение об ошибочном введении данных.

Запишем его с помощью оператора If. Это будет выглядеть так.

Теперь в зависимости от введенных значений переменных х и у, условия могут выполняться или не выполняться.

Условный оператор работает по следующему алгоритму.

Сначала вычисляется значение логического выражения, расположенного за служебным словом IF. Если его результат истина, выполняется , расположенный после слова THEN, а действия после ELSE пропускаются; если результатложь,то, наоборот, действия после слова THEN пропускаются, а после ELSE выполняется .

Рассмотренный выше оператор if осуществляет переход к выполнению соответствующего оператора в зависимости от выполнения условия или предложенного выбора. Однако в практике программирования задач возникает необходимость безусловного перехода для выполнения нужной последовательности операторов. Об использовании оператора безусловного перехода читайте в параграфе «Оператор GOTO».

1. Составной оператор.

Управляющая структура if может показаться негибкой, так как выполняемые действия могут быть описаны только одним оператором. Иногда может потребоваться выполнение последовательности операторов. В этом случае хотелось бы заключить всю последовательность в воображаемые скобки. В Паскале предусмотрен этот случай.

Если в качестве оператора должна выполниться серия операторов, то они заключаются в операторные скобки begin-end. Конструкция Begin ... End называется составным оператором.

Определение. Составной оператор - объединение нескольких операторов в одну группу. Группа операторов внутри составного оператора заключается в операторные скобки (begin-end).

Cимвол “;” в данном случае разделяет оператор присваивания S:=0 и пустой оператор.

Пустой оператор не влечет никаких действий и в записи программы никак не обозначается.

Например, составной оператор

begin
end.

включает лишь один пустой оператор.

Если Вы обратили внимание, программа на языке Паскаль всегда содержит один составной оператор - раздел операторов программы.

Внимание! Перед служебным словом Else разделитель (точка с запятой) не ставится.

Отметим, что большинство операторов в программах на языке Паскаль заканчиваются точкой с запятой, но после некоторых операторов точка с запятой не ставится. Сформулируем общие правила употребления точки с запятой:

1. Каждое описание переменной и определение константы заканчиваются точкой с запятой.

2. Каждый оператор в теле программы завершается точкой с запятой, если сразу за ним не следуют зарезервированные слова End, Else, Until.

3. После определенных зарезервированных слов, таких, как Then, Else, Var, Const, Begin, никогда не ставится точка с запятой.

Задача. Составить программу, которая, если введенное число отрицательное меняет его на противоположное.

1. Вложенные условные операторы.

Вложенные условные операторы. Решение задач. При решении задач часто приходится рассматривать не два, а большее количество вариантов. Это можно реализовать, используя несколько условных операторов. В этом случае после служебных слов Then и Else записывается новый условный оператор. Рассмотрим пример.

Задача. Вычислить значение функции:

Для решения этой задачи рассмотрим координатную прямую, на которой отметим промежутки, на которые разбиваются все значения переменной х.

Начнем записывать условный оператор:

если х0
то
вычислить у по формуле у=х-12
иначе

Что же должно выполниться в случае иначе? На эту ветку оператора попадают все не положительные значения х. Если бы для этих чисел нужно было бы выполнить один и тот же оператор (или группу операторов), то проблемы бы не стояло. Но нам нужно этот промежуток разделить еще на две части (отрицательные и ноль), и для части выполнить свой оператор. Поэтому ветка Иначе будет содержать еще один условный оператор и наш вложенный условный оператор будет иметь вид.

Фрагмент программы для решения этой задачи будет выглядеть так:

Итак, когда оператор if появляется внутри другого оператора if, они считаются вложенными. Такое вложение используется для уменьшения числа необходимых проверок. Этот метод часто обеспечивает большую эффективность, однако одновременно он уменьшает наглядность программы. Не рекомендуется использовать более одного-двух уровней вложения if. За вторым уровнем вложения становится трудно восстановить последовательность проверки условий каждым условным оператором.

Если часть else используется во вложенных if, то каждое else соответствует тому if, которое ему непосредственно предшествует. Таким образом, при определении последовательности выполнения фрагментов нет двусмысленности.

Рассмотрите еще один пример.

Задача. Даны целые числа a, b, c. Если a ≤ b ≤ c, то все числа заменить их квадратами, усли abc, то каждое число заменить наибольшим из них, в противном случае сменить знак каждого числа.

Для решения этой задачи перепишем условие задачи следующим образом:

a:=a2, b:=b2, c:=c2, если a ≤ b ≤ c

b:=a, c:=a, если abc

a:=-a, b:=-b, c:=-c, в остальных случаях

Программа для решения этой задачи представлена ниже.

Задание. Найдите в этой программе (если есть) условный оператор, вложенный условный оператор, составной оператор, булево условие.

Внимание! Подчеркнем еще раз один тонкий момент: поскольку каждый из операторов может быть оператором любого типа (в том числе и условным), и в то же время не каждый из "вложенных" условных операторов может иметь часть else, то возникает неоднозначность трактовки условий. Turbo-Pascal решает эту проблему таким радикальным способом: любая встретившаяся часть else соответствует ближайшей к ней части then.

Лабораторная работа 6. Составной оператор

Составной оператор – это последовательность произвольных операторов программы, заключенная в операторные скобки – зарезервированные слова begin ... end. Операторы разделяются точкой с запятой ( ; ).

Исполняемая часть программы является составным оператором такого рода.

Составной оператор служит, в первую очередь, для того, чтобы несколько операторов синтаксически объединить в один. Это часто требуется там, где нужно выполнить несколько операторов, когда допустим лишь один. Понятие составного оператора позволяет с помощью команд begin и end объединить несколько операторов и рассматривать их с точки зрения синтаксиса как один оператор. На характер операторов, входящих в составной оператор, не накладывается никаких ограничений. Среди них могут быть и другие составные операторы.

При исполнении операторов точка с запятой служит разделителем для двух операторов. Точкой с запятой перед заключительным end можно пренебречь.

begin begin

read(i); read(i);

write(i); write(i)

end. end.

Обе записи верны, поскольку можно считать, что между write(i); и end находится пустой оператор. Пустой оператор– оператор, который не выполняет никаких операций и ничего не изменяет в данных и в программе. Пустому оператору соответствует отсутствие записи на том месте, где по правилам должен быть какой-нибудь оператор. После него можно ставить символ точки с запятой, например:

A := B;

R := 2;

K := 7.2;

У начинающих программистов часто возникает вопрос: где правильно поставить знак точки с запятой? Чтобы на него ответить, обратимся к обычному естественному языку. В любом перечне элементов между ними ставится запятая, например:

А, В, С, Д.

Если эти элементы объединить в одну группу, заключив их в круглые скобки (А, В, С, Д), то запятая ставится опять-таки между элементами: после открывающей и перед закрывающей скобками запятая не указывается. Если эта группа элементов входит в состав другой группы, то запятая ставится и между группами, например:

((А, В, С, Д), (К, М), Е, (Х, У))

Подобная система введена и в языке Паскаль, только в нем роль круглых скобок выполняют операторные скобки BEGIN – END, вместо запятой ставится точка с запятой, а вместо элементов – операторы.
Контрольное задание

Вариант 1. Составьте программу, которая умеет решать квадратные уравнения (по заданным коэффициентам уравнения А, В, С находит корни уравнения. Рассматриваются различные случаи: нет корней, есть один корень, два различных корня).

Вариант 2. По заданной стороне⁴квадрата и радиусу круга выяснить, поместится ли:

Результаты вывести на экран.

Лабораторная работа 7. Цикл со счетчиком

for :=  to  do

где переменная-счетчик — переменная целоисчисленного типа (byte, integer);

начальное значение — целое число, которое будет начальным значением переменной-счетчика;

конечное значение — целое число, которое должно быть больше .

В данном цикле переменная счетчик будет увеличиваться на единицу каждый раз при выполнении тела цикла, пока не достигнет конечного значения включительно. Тело цикла – оператор после служебного слова do. Если необходимо выполнить несколько операторов, то их замыкают между begin и end; (с точкой с запятой).

Данный цикл выведет 10 раз (первоначальное i равно 1, конечное равно 10) на экран слово «Привет!»:

for i := 1 to 10 do writeln(‘Привет!’);

Следующий цикл выведет 10 раз слово «Привет!» и посчитает сумму чисел от 1 до 10:

for i := 1 to 10 do

begin

writeln(‘Привет!’);

sum := sum + i;

end;

Два выполняемых в теле цикла оператора (writeln и операция накопления суммы) заключены между begin и end;.

При необходимости можно воспользоваться следующей конструкцией:

for :=  downto  do

Действие этого цикла равнозначно предыдущему за одним исключением: параметр downto дает команду процессору уменьшать значение переменной-счетчика на единицу при каждом проходе тела цикла (а не увеличивать его, как в случае с параметром to). То есть начальное значение всегда должно быть выше конечного значения.

for i := 10 downto 1 do

begin

writeln(‘Привет!’);

sum := sum + i;

end;

Результат этой конструкции будет аналогичен предыдущему, пользователь не заметит никаких различий. Но математика алгоритма немного другая. Если при параметре to в переменную sum поступает цепочка: 1 + 2 + 3 + 4 + … + 9 + 10, то при downto это будет: 10 + 9 + 8 + 7 + … + 3 + 2 + 1.

Контрольное задание

Задание 1. Считайте с диска файл с именем Iab7_1.pas. Содержащаяся в нем программа 15 раз печатает на экране слово «Халва...» (убедитесь в этом, запустив программу). Модифицируйте программу так, чтобы:

а) слово печаталось не 15, а 10 раз;

б) слова печатались в одну строку;

в) перед первым словом печаталось слово «Начало», а после последнего – слово «Конец»;

г) каждое слово печаталось с новой строки, и между ними была пустая строка;

д) перед каждым словом «Халва...» печатался его порядковый номер (значение переменной i).

Задание 2 . В файле Iab7_2.pas находится программа печати таблицы значений функции f(x) = sin(x) при х = 0, 0.1, 0.2,..., 1. Модифицируйте программу так, чтобы:

а) печатался заголовок;

б) печатались еще и значения аргумента х;

в) печатались значения при х = 0, 0.2, 0.4,..., 4;

г) то же самое печаталось в обратном порядке.

Задание 3. Смоделируйте на экране равномерное прямолинейное движение «материальной точки» (небольшой окружности):

а) по горизонтали;

б) по вертикали;

в) «с горки».

Задание 4. Используя конструкцию цикла со счетчиком, самостоятельно составьте программу рисования детской игрушечной пирамидки (вид сбоку).

Пригласите преподавателя и продемонстрируйте ему все выполненные Вами задания. После этого сохраните все программы и выйдите из среды PascalABC. Будьте готовы ответить на вопросы преподавателя.

Лабораторная работа 8. Цикл с предусловием

В случае оператора цикла Паскаля с постусловием входящая в него последовательность операторов заведомо будет выполняться хотя бы один раз. Между тем довольно часто встречаются такие циклические процессы, когда число повторений цикла тоже неизвестно заранее, но при некоторых значениях исходных данных предусмотренные в цикле действия вообще не должны выполняться, и даже однократное выполнение этих действий может привести к неверным или неопределенным результатам.

Пусть, например, дано вещественное число М. Требуется найти наименьшее целое неотрицательное число k, при котором 3 k M. Эту задачу можно решить по следующему алгоритму: предварительно положить y=1 и k=0; затем в цикле домножать значение y на 3 и увеличивать значение k на 1 до тех пор, пока текущее значение y впервые окажется больше значения М. На первый взгляд, здесь можно воспользоваться оператором цикла с постусловием:

Пример кода оператора цикла Паскаля с постусловием

y:=1; k:=0; 
Repeat 
   y:=y*3; 
   k:=k+1; 
Until y M;

Однако нетрудно убедиться в том, что при M

Для задания подобного рода вычислительных процессов, когда число повторений цикла заранее неизвестно и действия, предусмотренные в цикле, могут вообще не выполняться, и служит оператор цикла с предусловием. Этот оператор цикла имеет в Паскале следующий вид:

While B do S,

где while (пока), do (делать, выполнять) – служебные слова, В – логическое выражение, S – оператор. Здесь оператор S выполняется ноль или более раз, но перед каждым очередным его выполнением вычисляется значение выражения В, и оператор S выполняется только в том случае, когда значение выражения В true. Выполнение оператора цикла завершается, когда выражение В впервые принимает значение false. Если это значение выражение В принимает при первом же его вычислении, то оператор S не выполнится ни разу.

В рассматриваемой нами задаче правильное значение k при любом значении М может быть получено следующим образом:

Пример кода оператора цикла Паскаля с предусловием

y:=1; k:=0; 
While yBegin 
   y:=y*3; 
   k:=k+1; 
End;

Оператор цикла Паскаля с предусловием можно считать наиболее универсальным – с использованием таких операторов можно задать и циклические процессы, определяемые операторами цикла с параметром и постусловием.

Отметим отличия и особенности хорошего стиля работы с рассмотренными циклическими операторами.

Оператор, который выполняется в цикле, сам может быть циклом. Это относится ко всем видам циклов. В результате мы получаем вложенные циклы. Механизм работы вложенных циклов удобнее всего рассмотреть на примере вложенных циклов с параметром. Пусть нам нужно описать работу электронных часов, начиная с момента времени 0 часов, 0 минут, 0 секунд. Значение минут станет равным 1 только после того, как секунды «пробегут» все последовательные значения от 0 до 59. Часы изменят свое значение на 1 только после того, как минуты «пробегут» все последовательные значения от 0 до 59. Таким образом, вывод всех значений времени от начала суток до конца суток может быть представлен следующим фрагментом программы:

For h:=0 to 23 do 
For m:=0 to 59 do 
For s:=0 to 59 do 
Writeln(h,’:’,m,’:’,s);

Для удобства реализации циклических структур на Паскале в последних версиях языка введены операторы break и continue, применяемые внутри циклов. Они расширяют возможности использования циклов и улучшают структуру программы.

В процессе выполнения тела цикла до полного завершения цикла могут возникнуть дополнительные условия, требующие завершения цикла. В этом случае цикл может быть прекращен оператором break.

В ходе выполнения цикла может возникнуть условие, при котором необходимо пропустить все или некоторые действия, предусмотренные в цикле, не прекращая работу цикла совсем. Для этого используется оператор continue, который передает управление в ту точку программы, где проверяется условие продолжения или прекращения цикла.

Контрольное задание

Задание 1. (посвящено циклу WHILE) Выполните следующие действия:

а) загрузите файл laM 1_3.pas;

б) прочитайте текст программы и проанализируйте его;

в) запустите программу на выполнение (рекомендуем задать в качестве значения числа М значения 100, 200, 0, -5). Оцените, как программа ведет себя в различных ситуациях;

г) измените программу так, чтобы она проверяла, является ли введенное число суммой кубов первых N натуральных чисел. Если является, следует указать это N. Для проверки используйте число 2025, здесь N=9.

Задание 2. В каких случаях целесообразно использовать цикл FOR? WHILE? REPEAT?

Задание 3. С помощью какого из циклов можно смоделировать два других?

Задание 4. Какое минимальное количество раз выполняется тело цикла REPEAT? WHILE?

Задание 5. При каком значении логического выражения (TRUE или FALSE) завершается работа цикла WHILE? REPEAT?

Задание 6. Можно ли составить цикл, выполняющийся бесконечное количество раз с помощью конструкции WHILE? REPEAT?

FOR?

 Пригласите преподавателя и продемонстрируйте ему все выполненные Вами задачи и задания. После этого сохраните все программы в своей папке и выйдите из среды PascalABC. Будьте готовы ответить на вопросы преподавателя

Лабораторная работа 9. Цикл с постусловием

Рассмотрим теперь математическую задачу. Пусть нам необходимо вычислить сумму первых членов гармонического ряда, удовлетворяющих условию 1/i= e, где 0

Очевидно, что число повторений этого цикла заранее не известно. В подобного рода случаях мы можем лишь сформулировать условие, при выполнении которого процесс добавления к сумме очередного слагаемого должен завершиться.

Для задания таких вычислительных процессов и служит оператор цикла Паскаля с постусловием. Этот оператор имеет вид:

Repeat S1; S2;…; Si until B,

где repeat (повторять) и until (до) – служебные слова, через Si обозначен любой оператор Паскаля, а через В – логическое выражение.

При выполнении этого оператора цикла последовательность операторов, находящихся между словами repeat и until, выполнится один или более раз. Этот процесс завершается, когда после очередного выполнения заданной последовательности операторов логическое выражение В примет (впервые) значение true. Таким образом, с помощью логического выражения В задается условие завершения выполнения оператора цикла. Поскольку в данном случае проверка условия производится после выполнения последовательности операторов (тела цикла), этот оператор цикла и называется оператором цикла с постусловием.

С использованием этого вида оператора цикла Паскаля задача о суммировании первых членов гармонического ряда, удовлетворяющих заданному условию, может быть реализована следующим образом:

Пример кода оператора цикла Паскаля с постусловием

readln(e);
i:=0; 
y:=0; 
Repeat 
    i:=i+1; 
    y:=y+1/i; 
Until 1/i

Заметим, что оператор цикла с постусловием является более общим, чем оператор цикла с параметром — любой циклический процесс, задаваемый с помощью цикла с параметром можно представить в виде цикла с постусловием. Обратное утверждение неверно. Например, задача о суммировании первых n членов гармонического ряда, рассмотренная ранее, с оператором цикла с постусловием будет выглядеть так:

Пример кода оператора цикла Паскаля с постусловием

Readln(n);
i:=0; 
y:=0; 
Repeat 
    i:=i+1; 
    y:=y+1/i; 
Until in;

Цикл с постусловием (REPEAT)

Этот цикл используется также в ситуации, когда количество повторений неизвестно, а известно УСЛОВИЕ завершения работы цикла. При этом само условие должно проверяться ПОСЛЕ ВЫПОЛНЕНИЯ действий в цикле. Общая структура цикла: REPEAT

1; оператор 2;

N UNTIL Цикл выполняется до тех пор, пока ЛОЖНО.