Основные понятия языка программирования Турбо Паскаль

Основные понятия языка программирования Турбо Паскаль

План

 

1.    Некоторые сведения о системе программирования Турбо Паскаль.

2.    Структура программы на Паскале.

3.    Элементы языка Турбо Паскаль.

4.    Арифметические операции и выражения.

5.    Стандартные функции.

6.    Оператор присваивания.

1. Некоторые сведения о системе программирования Турбо Паскаль

Язык Паскаль был разработан в 1971 году Никласом Виртом первоначально для целей обучения программированию. В настоящее время он получил широкое распространение по ряду объективных причин.

Во-первых, по своей идеологии Паскаль наиболее близок к современной методике и технологии программирования. В частности, он достаточно полно отражает идеи структурного программирования, что довольно хорошо видно даже из основных управляющих структур языка.

Во-вторых, Паскаль хорошо приспособлен для применения технологии разработки программ сверху-вниз (пошаговой детализации).

В-третьих, Паскаль содержит большое разнообразие различных структур данных, что обеспечивает простоту алгоритмов, а следовательно снижение трудоемкости при разработке программ.

Система программирования Turbo Pascal предназначена для выполнения этапов решения задачи на алгоритмическом языке Паскаль и включает в себя три главные компоненты: 1) редактор текстов; 2) компилятор; 3) исполнительную систему.

С помощью встроенного в систему текстового редактора можно формировать в памяти любые тексты, не только программы на Паскале. В частности, это могут быть исходные данные решаемой задачи в текстовой форме. Текст программы, созданный редактором, можно сохранить на диске в виде файла с именем следующего формата <имя файла>.раs, где pas — это стандартное расширение имени файла, созданного системным редактором. Имя файла задается пользователем.

Компиляция - это процесс перевода программы на язык машинных команд. Компилятор переводит программу с языка Паскаль на язык машинных команд. При этом проверяется соответствие программы правилам языка программирования (синтаксический и семантический контроль). При обнаружении ошибки компьютер выдает сообщение о ней пользователю и прекращает работу. В результате компиляции Turbo Pascal создает исполняемый файл с тем же именем, что и файл, содержащий программу, но с расширением ехе. Впоследствии этот файл может быть выполнен, как любой другой исполняемый файл.

Выполнение программы остается под контролем исполнительной системы. Она, в частности, помогает обнаружить ошибку в программе, если при исполнении произошел сбой. Пользователю сообщается причина сбоя и указывается место, где он случился в Паскаль-программе, происходит автоматический возврат в режим редактирования.

Turbo Pascal позволяет редактировать, компилировать, компоновать и выполнять Паскаль-программы. При этом пользователю предоставляется высокая скорость компиляции, удобство работы с компьютером и мощная библиотека процедур и функций.

2. Структура программы на Паскале

Программа на Паскале в общем случае состоит из нескольких файлов. Один из них содержит главную программу, а остальные – модули. Главная программа состоит из заголовка, блока и заканчивается точкой — признаком конца программы. В свою очередь, блок содержит разделы описаний и раздел операторов. В общем случае «скелет» программы можно представить следующим образом:

{ Спецификация программы }

program <имя программы> (заголовок программы);

uses (раздел объявления модулей);

label (раздел объявления меток);

const (раздел объявления констант);

type (раздел объявления типов);

var (раздел объявления переменных);

procedure (function) (раздел объявления подпрограмм: процедур или функций);

begin

<операторы > (раздел операторов, обязательная часть);

end.

Все указанные разделы отделяются друг от друга точкой с запятой.

Раздел операторов должен обязательно присутствовать в любой программе и является основным. Предшествующие разделы носят характер описаний и не обязательно содержаться в программе.

Заголовок программы состоит из зарезервированного слова program и имени программы (со списком параметров, заключенных в круглые скобки). Завершается заголовок точкой с запятой.

В Turbo Pascal имеются особенности в структуре программы. Так, заголовок программы необязателен и игнорируется компилятором. Порядок размещения разделов произвольный, можно создавать несколько одинаковых разделов. Единственное правило, которое необходимо выдерживать, - в любом месте программы можно использовать лишь элементы (метки, типы, константы, переменные, подпрограммы и т. д.), которые были определены ранее по тексту программы или являются предопределенными элементами языка. Исключением из этого правила может быть лишь определение типа-указателя через неопределенный до этого тип. Однако этот тип в дальнейшем должен быть обязательно определен.

Операторы в разделе операторов отделяются друг от друга точкой с запятой. Перед end точка с запятой не ставится, однако ее наличие не является ошибкой, а лишь означает присутствие между последним исполняемым оператором и служебным словом end еще одного оператора - пустого оператора. Заканчивается программа словом end, после которого обязательно ставится точка.

В начале программы необходимо располагать ее спецификацию – комментарий в фигурных скобках, содержащий назначение программы, данные о программисте, дату создания программы.

Язык программирования Паскаль является языком структурного программирования. В нем есть все необходимые управляющие конструкции для структурного построения программы. Наглядность такому построению придает структуризация внешнего вида текста программы. Основной используемый для этого прием — сдвиги строк, которые должны подчиняться следующим правилам:

-    конструкции одного уровня вложенности записываются на одном вертикальном уровне (начинаются с одной позиции в строке);

-    вложенная конструкция записывается смещенной по строке на несколько позиций вправо относительно внешней для нее конструкции.

3. Элементы языка Турбо Паскаль

 

Алфавит языка состоит из множества символов, включающих:

–          Латинские буквы: от A до Z (прописные) и от а до z. (строчные);

–          Знак подчеркивания _;

–          Цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;

–          Специальные символы: + — * / (знаки арифметических операций), = <> <= >= (операции отношения), : = (операции присваивания), [ ] . , ( ) : ; { } ^ @ $ # ‘ (ограничители). К спецсимволам относятся служебные слова, смысл которых определен однозначно (begin, end, for, div и т.д.).

–          Пробел — символ пробела (ASCI1-32) и все управляющие символы кода ASCII (от 0 до 31).

Идентификаторы. Идентификатором называется символическое имя определенного программного объекта. Такими объектами являются имена констант, переменных, типов данных, процедур и функций, программ. Идентификатор — это любая последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы. В Турбо Паскале к буквам приравнивается также знак подчеркивания. Строчные и прописные буквы в идентификаторах и служебных словах не различаются. Например: max, MAX, MaX и mAx — одно и то же имя. Длина идентификатора может быть произвольной, но значащими являются только первые 63 символа.

Комментарии. Конструкции, заключенные в фигурные скобки {} или в скобки вида (* *) являются комментариями, могут занимать несколько строк и игнорируются компилятором.

Строка, начинающаяся с символов {$ или (*$, является директивой компилятора. За этими символами следует мнемоника команды компилятора. Буквы русского алфавита употребляются только в комментариях, в литерных и текстовых константах.

4. Арифметические операции и выражения

Знаки операций предназначены для обозначения тех или иных арифметических, логических или других действий. Они бывают двух типов: состоящие из небуквенных символов (например, +, -, * и т.д.) и буквенные операции (например, not, mod, div и т. д.), представляющие собой зарезервированные слова. Операции над данными делятся на унарные (применимые к одному операнду) и бинарные (применимые к двум операндам). Приведем примеры бинарных арифметических операций (в таблице буква I обозначает целые типы, R — вещественные типы):

Знак	Выражение	Типы операндов	Тип результата	Операция
+	А+В	R,R I,I I,R; R,I	R I R	Сложение
-	А-В	R,R I,I I,R; R,I	R I R	Вычитание
*	А*В	R,R I,I I,R; R,I	R I R	Умножение
/	А/В	R,R I,I I,R; R,I	R R R	Вещественное деление
Div	A div B	I, I	I	Целое деление
Mod	A mod B	I, I	I	Остаток от деления

Арифметическое выражение задает порядок выполнения действий над числовыми величинами. Арифметические выражения содержат арифметические операции, функции, операнды, круглые скобки. Одна константа или одна переменная — простейшая форма арифметического выражения.

Порядок выполнения операций в арифметическом выражении подчиняется трем правилам:

1.         Правилу скобок. Оно гласит, что первыми выполняются операции в скобках. Если имеется несколько пар вложенных скобок, вычисления начинаются с самых внутренних скобок.

2.         Правилу учета приоритета операций: вначале вычисляются значения функций, затем выполняются операции умножения и деления и в последнюю очередь - операции сложения и вычитания.

3.         Правилу следования: операции одинакового старшинства (приоритета) выполняются слева направо в порядке их следования.

Пример. Цифрами сверху указан порядок выполнения операций:

Выражение имеет целый тип, если в результате его вычисления получается величина целого типа. Выражение имеет вещественный тип, если результатом его вычисления является вещественная величина.

5. Стандартные функции

В качестве операндов в выражении, кроме констант и переменных, можно использовать стандартные функции. Аргументы функций обязательно заключаются в круглые скобки. Приоритет выполнения функции выше, чем приоритет выполнения арифметических операций. Рассмотрим стандартные функции Турбо Паскаля (в таблице буква I обозначает целые типы, R — вещественные типы):

Обращение	Тип аргумента	Тип результата	Тип действия
pi	-	R	Число π
abs(x)	I, R	I, R	Модуль (абсолютная величина) числа х
sqr(x)	I, R	I, R	Квадрат х
sqrt(x)	I, R	R	Корень квадратный из х (х≥0)
sin(x)	I, R	R	Синус х (х в радианах)
cos(x)	I, R	R	Косинус х (х в радианах)
arctan(x)	I, R	R	Арктангенс х (результат в радианах)
exp(x)	I, R	R	Экспонента е в степени х (е≈2,71828)
ln(x)	I, R	R	Натуральный логарифм х (x>0)
trunc(x)	R	I	Целая часть х
int(x)	I, R	R	Целая часть х
round(x)	R	I	Округление х до ближайшего целого
frac(x)	I, R	R	Дробная часть х
random	-	I	Случайное число [0,1)
random(x)	I	R	Случайное число [0,х)
dec(x,[n])	I	I	Уменьшение х на n, при отсутствии n – на 1
inc(x,[n])	I	I	Увеличение х на n, при отсутствии n – на 1
odd(x)	Longint	Boolean	true, если значение x нечетное; false, если x четное
ord(x)	любой порядковый	Longint	Порядковый номер значения х в его типе. Если х – символ, то функция возвращает код символа
pred(x)	любой порядковый	тот же, что для x	Предыдущее относительно х значение в его типе
succ(x)	любой порядковый	тот же, что для x	Следующее относительно х значение в его типе
chr(x)	Byte	Char	Определяет символ с указанным кодом (х – число, определяющее код символа)

Турбо Паскале не содержит некоторые часто используемые математические функции, поэтому при их вычислении используют эквивалентные математические формулы:

Функция	Эквивалентная математическая формула	Запись в программе
ax		exp(x*ln(a))
tg(x)		sin(x)/cos(x)
arcsin(x)		arctan(x/sqrt(1-x*x))
arccos(x)		arctan(sqrt(1-x*x)/x)
logax		ln(x)/ln(a)

При возведении в небольшую целую степень вместо операции возведения в степень рекомендуется использовать операцию умножения, поскольку возведение в степень выполняется на несколько порядков дольше умножения и не позволяет обрабатывать отрицательные аргументы.

6. Оператор присваивания

Значение переменной может быть задано или изменено с помощью оператора присваивания, который имеет вид:

<имя>:=<выражение>;

где <имя> - это имя переменной или функции;

:= - знак операции присваивания.

Оператор присваивания позволяет заменить текущее значение переменной, стоящей слева от знака присваивания, новым значением, задаваемым выражением, стоящим справа.

С правой стороны располагается выражение, которое после вычисления дает некоторое значение. С левой стороны указывается имя переменной, которой это значение присваивается. Данное обстоятельство позволяет использовать с левой и правой стороны знака присваивания имя одной и той же переменной. Пусть, например, имеются следующие операторы:

Var

х, а : real;

. . . . .

х:=2.5;

а:=1.25;

х:=х+а;

После выполнения этих операторов переменная х будет иметь значение 3.75, так как первоначально произойдет вычисление выражения х + а в виде сложения двух констант: 2.5+ 1.25 = 3.75, а затем это значение присваивается переменной х (предыдущее значение х, равное 2.5, заменится новым - 3.75).

Следует обратить внимание на следующее правило: типы переменной и выражения должны быть одинаковыми. Исключение составляет случай, когда выражение имеет целый тип, а переменная — вещественный.