Организация данных в ЭВМ и основы программирования, страница 7

End;

Begin Readln;

Podshet (tochka);

Writeln (‘Кол-во точек=’s:3);

Podshet (‘A’);

Writeln (‘Кол-во букв A=’,S:3);

End.

Программы Pod и Pod1 работают одинаково. Для конкретной задачи программист можно выбирать тот или иной способ передачи результатов работы процедуры и вызвавшую её программу.

Однако в сложных программных комплексах не рекомендуется использовать глобальные переменные, т.к. это ухудшает структурированность программы.

Пример:

Procedure Summa (A:integer;var B:Integer);

Begin A:=A+3;B:=B+3;

End;

В основной программе: A:=5; B:=5;

Summa (A,B);

Write (A,B);

Здесь значения A:=5; B:=5 передаются в процедуру, где вычисляются новые значения A=5+3=8 и B=5+3=8. Новое значение В передается в программу, а значение А нет. Поэтому в основной программе будет А=5, В=8.

Если в процедуру нужно передать в качестве параметра не просто одно значение, а массив, то в этом случае фактически параметрами является имя массива. При этом формальный параметр указывается после слова var вместе с типом массива. Само же описание массива делается в разделе type основной программы.

В языке программирования Паскаль допускается использование процедур без параметров. В этом случае отсутствует как формальные, так и фактические параметры.

Пример: Определить длину окружности С, площадь круга S, (радиуса = R) удаление L центра окружности от начала координат. X, Y – координаты центра окружности.

1й вариант

y

R

y

L

x x

Program Ex;

Var R:Real;(*радиус*)

X,Y,:Real; (*центр*)

C:Real; (*длина окружности*)

S:Real; (*S круга *)

L:Real; (*Удаление центра*)

Procedure Round;

Begin

C:=2*Pi*R;

S:=Pi*SQR(R);

L:=SQRT (SQR(X)+SQR(Y));

End;

Begin

Writeln (‘Ввод);

Read (r,x,y);

Round; (*вызов процедуры*)

Writeln (‘Длина окр-ти=’,C:6:2);

Writeln (‘S круга=’,S:6:2);

Writeln (‘Удал-е центра=’,L:6:2);

End.

2й вариант

Program Ex;

Var R,X,Y,C,S,L:Real;

Procedure Round (R,X,Y:Real; Var C,S,L);

Begin

C:2*Pi*R;

S:=Pi*SQR (R);

L:=SQRT (SQR (X)+ SQR (Y));

End:

Begin

Writeln (‘Ввод’);

Read (R,X,Y);

Round (R,S,Y,S,L,C);

Writeln (‘Длина окружности=’,C:6:2);

Writeln (‘S круга=’,S:6:2);

Writeln (‘Удаление центра’,L:6:2);

End.

4.2. Стандартные процедуры

Это, в первую очередь, процедуры ввода и вывода Read, readln, write, writeln. С ними вы знакомы.

В циклах Repeat, While и For можно использовать еще две процедуры – Break и Continue. Процедура Break позволяет досрочно выйти из цикла, не дожидаясь выполнения условий выхода.

Процедура Continue позволяет начать новую итерацию цикла, даже если предыдущая не завершена.

Пример: В массиве целых чисел найти первое отрицательное число и вывести его на экран.

Фрагмент программы

For I:=1 to N do {поиск отрицательного числа}

Begin

If A[i]>=0 then

Continiue; {не отр.=> на след. число}

Writeln (‘1-ое отриц. число=’, A[i]);

Break

End;

Процедура Exit служит для досрочного выхода из программы. Дело в том, что безусловный переход с использованием оператора goto можно осуществлять далеко не из каждого места программы и не в любое место программы. Так, например, нельзя с его помощью перейти из основной программы в подпрограмму или выйти из подпрограммы. Для этой цели используется процедура Exit.

Пример: Функция, обращает первое отрицательное число в массиве.

Function Minus

---------------------

Begin

Minus:=0

For i:=1 to N do

If T[i]<0 then

Begin

Minus:=T[i];

Exit {досрочный выход из фун-и}

END

End;

Существует множество стандартных процедур, которые работают с файлами:

Halt(1) - остановка,

Halt(0) - завершение,

Halt=Halt(0).

4.3. Описание функций

Описание функции в основном аналогично описанию процедуры, однако есть и отличия. Результатом работы функции является одно значение. Тип результата задается в заголовке.

Общий вид заголовка функции:

Function имя функции (список формальных параметров):тип результата.

Если функция изменяет значения формальных параметров – переменных или значения глобальных по отношению к данной функции переменных, то говорят, что функция имеет побочный эффект.

Применение функции с побочным эффектом нарушает структурированность программы, поэтому их использование нежелательно.

Среди входящих в функцию операторов должен обязательно присутствовать хотя бы один оператор присваивания, в левой части которого стоит имя функции. Этот оператор и определяет значение, вырабатываемое функцией. При вызове функции передача фактических параметров производится так же, как и при вызове параметра.

Пример: Найти разность двух факториалов: F=m!-k!

Program P1;

Var F,M,K:Integer;

Function Fact (N:Integer):Integer;

Var P,I:Integer;

Begin

P:=1

For I:=2 to N do

P:=P*I;

Fact:=P

End;

Begin

Writeln (‘Ввод М,К’);

Readln (M,K);

F:=Fact (M) – Fact (K);

Writeln (‘F=’,F:5);

End.

Внутри функции имена N,P,I являются локальными. Результат вычисления факториала обозначается именем функции Fact. В основной программе переменные F,M,K являются глобальными. При вычислении значения F дважды происходит обращение к функции Fact(M) и Fact(k) прямо в правой части оператора присваивания. При этом вызов функции м. делать непосредственно внутри выражения, подобно тому, как используются стандартные встроенные функции, например Sin(x).

П ример: вычислить длину гипотенузы.

S=h/tg

Program Dlina;

Const Pi=3.14159;

Var H:Real;

Betta:Real;

Function S(M:Real;Betta:Real):Real;

Var x:Real;

Begin x:=Betta*Pi/180;

S:=H/(sin(x)/cos(x));

End;

Begin x:=Betta*Pi/180;

S:=H/9sin(x)/cos(x));

End;

Begin Write (‘Ввести Betta,H’);

Readln (Betta,H);

Write (‘S=’,s(H,Betta):10:4);

End;

Вызов функции осуществляется непосредственно в операции ввода.

4.4. Стандартные функции

Они вам известны: это арифметические, алгебраические и тригонометрические функции. Кроме того, есть функция конца строки: Eoln - end of line.

4.5. Итерация и рекурсия

Итерация (от лат. повторение) - повторение, применение какой – либо математической.

Пример: Вычислить сумму ряда:

S=a1+a2+….+an

S1=a1

S2=a1+a2

S3=a1+a2+a3

S4=a1+a2+a3+a4

…………………

S=a1+a2+…+an

Рекурсия (от лат. возвращение) - вычисление последующего значения ряда через предыдущее. Последовательность, в которой соседние значения связаны формулой, называется рекурсивной.

Пример: Арифметическая прогрессия: a1, a2=a1+d, a3=a2+d, an=an-1+d

Пример.

Begin

If (n=0) or (n=1) then Factorial:=1

Else begin F:=1

For i:=2 to n do

F:=f*i;

Factorial:=f;

End;

End;

Begin Writeln (‘Введите N’);

Readln (N);

Writeln (‘факториал=’,Fact);

End.

Пример.

Program Rekursion;

Var fact:real;

N:integer;

Function Factorial (N:integer):real;

Begin

If (n=0) or (N=1) then factorial:=1

Else factorial:=factorial (N-1)*n;

End;

Begin

writeln (‘Введите N’);

Readln (N);

Fact:=factorial (N);

Writeln (‘факториал=’,fact);

End.

Здесь первый вызов функции происходит в основной программе, а затем, начинается рекурсивный вызов внутри функции.

В языке программирования Паскаль есть возможность обращения процедуры или функции к самой себе. При этом циклическую часть программы можно составить без операторов цикла. Способ обращения процедуры или функции к самой себе называется рекурсией. С помощью рекурсии удобно представлять те задачи, которые сводятся к подзадачам того же типа, но меньшей размерности.

Вычисление факториала можно представить опять через факториал.

N!=n(n-1)!-рекурсивная формула.

Представление факториала в виде последовательности операций умножения – это итерационный процесс. n!= 1*2*3…n-итерационная формула. Итерация программируется с помощью циклов.

Пример: Вычисление факториала.

Program Iteracion ;

Var fact: real;

N:integer;

Function factorial (n: integer):real;

Var f:real;

I: integer;

Пример. В 13 веке итальянский математик Фибоначчи сформулировал задачу: ”Некто поместил пару кроликов в некое место, огороженное со всех сторон стеной, чтобы узнать, сколько пар кроликов родится в течении года, если через месяц пара кроликов производит на свет другую пару, а рожают со второго месяца после своего рождения.

Program Krolik;

Var kr:integer; (*число кроликов*)

N:Integer; (*число месяцев*)

Function fib(n:integer):integer;

Begin

If (n=1) or (n=2) then fib:=1

Else fib:=fib(n-1)+fib(n-2)

End;

Begin

Writeln(‘ввести N’);

Readln (N);

Kr:=fib (N); (*вызов ф-и*)

Writeln (kr:5);

End.

4.6. Побочный эффект рекурсии

В теле подпрограммы известны, то есть доступны все объекты, описанные в объемлющем блоке, в том числе и имя самой подпрограммы. Внутри тела подпрограммы возможен вызов самой подпрограммы. Параметры и функции использующие вызовы “самих себя“, называются рекурсивными. Допустима также косвенная рекурсия, при которой параметр А вызывает параметр В, а тот, в свою очередь, вызывает С, который вызывает первоначальный параметр А.

Рекурсия достаточно широко применяется в программировании, что основано на рекурсивной природе многих математических алгоритмов. В языке программирования Паскаль нет никаких ограничений на рекурсивные вызовы подпрограмм, необходимо только понимать, что каждый очередной рекурсивный вызов приводит к образованию новой копии локальный объектов подпрограммы и все эти копии, соответствующие цепочке активизированных и не активизированных рекурсивных вызовов, существующих независимо друг от друга.

При выполнении функций возникает один неожиданный эффект, причиной которого является изменение значений нелокальных переменных в теле функции.

Если в некоторой функции имеются конструкции, например, операторы присваивания, изменяющие значения переменных, описанных в объемлющих блоках, то может возникнуть ситуация, при которой значения выражения, использующего вызов такой функции, зависит от порядка следования операторов, что является потенциальным источником ошибок и поэтому крайне нежелательно. Описанная ситуация называется побочным эффектом рекурсии.

Пример:

Program Side Effect;

Var a,z :integer;

Function change (x: integer): integer;

Begin

Z:=z-x; {изменяем значение нелокальной переменной}

Change:= sqr (x)

End;

Begin

Z:=10; a:=change (z); writeln(a,z);

Z:=10; a:=change (10)*change (z);

Writeln(a,z);

Z:=10; a:=change (z) * change(10);

Writeln (a,z)

End.

Выполнение этой программы приводит к следующему результату на дисплее:

100 0

10000 -10

0 0

Т.е. два последних присваивания переменной а дают различный результат, хотя правила вычисления выражений предлагают равноправные сомножители.

Следует всячески избегать такой зависимости функции от глобальных по отношению к ней переменных. Заметим, что современные языки, например, Ada содержит прямые запреты на подобные действия.

4.7. Предварительное описание (ссылки вперед)

Объявления констант и переменных в любом блоке располагаются перед скобками begin ...end (в этих скобках заключены сами операторы). Поэтому компилятору никогда не приходится иметь дело с оператором, содержащим константы и переменные, которых он не знает, это вызовет во время компиляции сообщение об ошибке. Все это справедливо и в отношении подпрограмм (т.е. функций и процедур). Программист обязан следить за правильным порядком следования определений (описаний).

Пример :