Einführung in PASCAL: Mit zahlreichen Beispielen und 10 vollständigen Programmen PDF
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Wolfgang Schneider EinfUhrung in PASCAL Programrnieren von Mikrocomputem Die Bande dieser Reihe geben den Benutzern von Heimcomputern, Hobbycomputern bzw. Personalcomputern Uber die Betriebsanleitung hinaus zusatzliche Anwendungshilfen. Der Leser findet wertvolle I nformationen und Hinweise mit Beispielen zur optimalen Ausnutzung seines Gerates, besonders auch im Hinblick auf die Entwicklung eigener Programme. Bisher erschienene Bande Band 1 EinfUhrung in BASIC von W. Schneider Band 2 Lehr-und Obungsbuch fUr die Rechnerserien cbm 2001 und cbm 3001 von G. Oetzmann Band 3 BASIC fUr Fortgeschrittene von W. Schneider Band 4 EinfUhrung in Pascal von W. Schneider Band 5 Lehr-und Obungsbuch fUr die Rechnerserien cbm 4001 und cbm 8001 von G. Oetzmann Band 6 BASIC-Programmierbuch zu den grundlegenden Ablaufstrukturen der Datenverarbeitung von E. Kaier Band 7 Lehr- und Obungsbuch fUr Commodore-Volkscomputer von G. Oetzmann Band 8 Assembler-Programmierung von Mikroprozessoren (8080, 8085, Z 80) mit dem ZX 81 von P. Kahlig Band 9 Einflihrung in die Anwendung des Betriebssystems CP/M von W. Schneider Band 10 Datenstrukturen in Pascal und BASIC von D. Herrmann Band 11 Programmierprinzipien in BASIC und Pascal von D. Herrmann Band 12 Assembler-Programmierung von Mikroprozessoren (8080,8085, Z 80) mit dem ZX Spectrum von P. Kahlig Programmieren von Mikrocomputern Band 4 Wolfgang Schneider Einfiihrung in PASCAL Mit zahlreichen Beispielen und 10 vollstandigen Programmen Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig / Wiesbaden CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Schneider, Wolfgang: Einfiihrung in Pascal: mit zahlr. Beispielen u. 10 vollst. Programmen I Wolfgang Schneider. - Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, 1982. (Programmieren von Mikrocomputern; Bd. 4) ISBN 978-3-528-04200-4 ISBN 978-3-322-85543-5 (eBook) DOI 10.1007/978-3-322-85543-5 NE:GT Das in dem Buch enthaltene Programm-Material ist mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgend einer Art verbunden. Der Autor iibernimmt infolgedessen keine Verantwortung und wird keine daraus folgende oder sonstige Haftung iibernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieses Programm-Materials oder Teilen davon entsteht. 1. Auflage 1982 Nachdruck 1985 Alle Rechte vorbehalten © Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1982 Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1982 Die Vervielfâltigung und Obertragung einzelner Textabschnitte, Zeichnungen oder Bilder, auch fiir Zwecke der Unterrichtsgestaltung, gestattet das Urheberrecht nur, wenn sie mit dem Verlag vorher vereinbart wurden. Im Einzelfall muS iiber die Zahlung einer Gebiihr fiir die Nutzung fremden geistigen Eigentums entschieden werden. Das gilt fiir die Vervielfliltigung durch alle Verfahren einschlieSlich Speicherung und jede Obertragung auf Papier, Transparente, Filme, Blinder, Platten und andere Medien. Satz: Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig v Vorwort Die hohere Programmiersprache PASCAL findet z.Z. eine schnelle Verbreitung, da das systematische Programmieren in strukturierter Form unterstUtzt wird. Dieses Buch mochte Programmieranfanger an diese neue Programmiersprache heranfuhren und sie weiter ver breiten helfen. Nach einer kurzen Einfiihrung in die Datenverarbeitung wird in diesem Buch auf die Aus stattung eines Mikrocomputersystems eingegangen, wenn die Programmiersprache PASCAL eingesetzt werden 5011. Ausgehend von den Anforderungen an eine moderne Programmier sprache wird gezeigt, wo die Vor-und Nachteile von PASCAL und BASIC liegen, um sich anschlieBend speziell der Programmiersprache PASCAL zu widmen. Der PASCAL-Befehls vorrat, auf den in diesem Buch eingegangen wird, wurde so ausgewahlt, daB er in allen mo dernen PASCAL-Versionen vorhanden ist, sich aber auf ein MindestmaB an Befehlen be schrankt. Der Programmieranfanger verliert auf diese Weise nicht den Oberblick bei der Vielfalt der Moglichkeiten. Es ist jedoch sichergestellt, daB er mit den elementaren Bestand teilen vollstandige Programme erstellen kann. Ein spaterer Obergang zum vollen PASCAL Befehls-Vorrat ist jederzeit moglich. In den einzelnen Kapiteln des Buches wird der Leser in knapper, praziser Weise mit den PASCAL-Regeln vertraut gemacht. Eine Vielzahl von Beispielen verdeutlichen die Regeln. Das Wichtigste wird einpragsam durch Merkregeln am Ende eines jeden Kapitels zusam mengefaBt. Mit Hilfe von selbst zu losenden Obungsaufgaben kann der Leser UberprUfen, ob er die PASCAL-Regeln beherrscht. Am SchluB des Buches zeigen 10 vollkommen programmierte und kommentierte Beispiele, wie man das Wissen aus den einzelnen Kapiteln anwendet, um vollstandige Programme zu schreiben. Dabei wird u.a. gezeigt, wie man Zinseszins und Renten ermittelt, eine Kurve einer mathematischen Funktion grafisch darstellt, Zufallszahlen erzeugt oder eine Com putergrafik erstellt. Die Zusammenfassungen am Ende der einzelnen Kapitel erleichtern nach dem Erlernen von PASCAL das Nachschlagen wahrend der spateren selbstandigen Programmiertatigkeit. Cremlingen, Sommer 1981 Wolfgang Schneider VI I nhaltsverzeichnis 1 Grundlagen der Datenverarbeitung .......................... . 1.1 Der Begriff der Datenverarbeitung ......................... . 1.2 Die Arbeitsweise einer Datenverarbeitungsanlage (DVA) .......... . 2 Programmiersprachen ................................... " 3 2.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3 2.2 Maschinensprachen .................................. " 3 2.3 Assemblersprachen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3 2.4 Problemorientierte Programmiersprachen ..................... 4 3 Mikrocomputer ......................................... 5 3.1 Allgemeines ....................................... " 5 3.2 Ausstattung von Mikrocomputern .......................... 5 3.3 Die Programmiersprache PASCAL und ihr Einsatz bei Mikrocomputern 8 3.3.1 Erlernbarkeit der Programmiersprachen ................. 9 3.3.2 Entwickeln von Program men .......... ,............. 9 3.3.3 Wartung von entwickelten Program men ................. 9 3.3.4 Obertragung von entwickelten Program men auf andere Anlagen 10 3.3.5 Universelle hohere Programmiersprache ................. 10 3.3.6 Die Programmiersprache PASCAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11 3.3.7 Vergleich der bei Mikrocomputern verwendeten Programmier- sprachen BASIC und PASCAL ....................... 11 4 Problemaufbereitung und Darstellung von Programmablaufen . . . . .. 14 4.1 Problemaufbereitung ................................. " 14 4.2 Darstellung von Programmablaufen ......................... 14 4.2.1 Programmablaufplane .................. ,.......... 14 4.2.2 Stru ktogramme ................................. 19 4.3 Obungsaufgabe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20 5 Schreiben von PASCAL-Primarprogrammen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21 5.1 Allgemeine Regeln zum Schreiben von PASCAL-Primarprogrammen ... 21 5.1.1 Programmstru ktur ............................... 21 5.1.2 Schreibregeln................................... 23 5.2 Zusammenfassung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24 In haltsverzeichnis VII 6 PASCAL-Sprachelemente .................................. 25 6.1 PASCAL-Zeichenvorrat ................................. 25 6.2 Konstanten ......... ; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26 6.3 Variablen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30 6.3.1 Variablennamen................................. 30 6.3.2 Indizierte Variablen .............................. 31 6.3.3 Felder ....................................... 33 6.4 Arithmetische Operationszeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34 6.5 Standardfunktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34 6.6 Zusammenfassung .................................... , 37 6.7 Obungsaufgaben ...................................... 40 7 Der PASCAL-Vereinbarungsteil ............................. 42 7.1 Der Programmkopf .................................... 42 7.2 Der Vereinbarungsblock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43 7.2.1 Anweisungsnummernvereinbarungsteil.................. 43 7.2.2 Konstantenvereinbarungsteil......................... 44 7.2.3 Variablenvereinbarungsteil.......................... 44 7.2.4 Feldvereinbarung................................ 45 7.3 Zusammenfassung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 47 7.4 Obungsaufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 49 8 Die arithmetische Zuordnungsanweisung ...................... 50 8.1 Der arithmetische Ausdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50 8.2 Die Rangordnung arithmetischer Operatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50 8.3 Klammerausdriicke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52 8.4 Arithmetische Ausdriicke mit Standardfunktionen ............... 53 8.5 Vorzeichen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 53 8.6 Die allgemeine Form der arithmetischen Zuordnungsanweisung (Ergibtanweisung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 54 8.7 Die Typzuordnung bei arithmetischen Zuordnungsanweisungen . . . . . .. 55 8.8 Zusammenfassung ..................................... 56 8.9 Obungsaufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 57 9 Ein-und Ausgabeanweisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 59 9.1 Eingabeanweisungen .................................. , 59 9.2 Ausgabeanweisungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60 9.2.1 Die WRITE-Anweisung ............................ 60 9.2.2 Die WRITELN-Anweisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62 9.2.3 Das Ausgabeformat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63 9.2.4 Ausgabe von kommentierenden Texten .................. 70 9.2.5 Der Zeilenvorschub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 73 9.2.6 Steuerung des Schnelldruckers ....................... 74 V III In haltsverzeichnis 9.3 Zusammenfassung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75 9.4 Obungsaufgaben ...................................... 77 10 Steueranweisungen ....................................... 79 10.1 Beginn-und Beendungsanweisungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 79 10.2 Sprunganweisung..................................... 80 10.3 Programmverzweigungsanweisungen......................... 81 10.3.1 Einseitige Programmverzweigungsanweisung .............. 81 10.3.2 Zweiseitige Programmverzweigungsanweisung ............. 84 10.3.3 Mehrfachverzweigungsanweisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 86 10.4 Schleifenanweisungen.................................. 87 10.4.1 Die FOR-Schleifenanweisung ........................ 87 10.4.2 Die REPEAT-Schleifenanweisung ..................... 92 10.4.3 Die WHILE-Schleifenanweisung ....................... 95 10.5 Zusammenfassung..................................... 96 10.6 Obungsaufgaben ...................................... 101 11 Kommentare im Programm ................................ 103 12 Fehlerbehandlung ........................................ 104 12.1 Syntaxfehler ........................................ 104 12.2 Ablauffehler ........................................ 105 12.3 Logische Fehler ...................................... 106 13 Volistandig programmierte Beispiele ......................... 107 13.1 Zinseszins-und Rentenrechnung ........................... 107 13.2 Berechnung von quadratischen Gleichungen .................... 113 13.3 Wechsel kursberechnung ................................. 118 13.4 Zufallszahlen ......................................... 122 13.5 Wahrscheinlichkeit fur das Bestehen von Priifungen ............... 126 13.6 Berechnung der Zuchtzeit von Bazillen ....................... 130 13.7 Bremswegberechnung .................................. 133 13.8 Bremswegkurve ...................................... 136 13.9 Statistik ........................................... 139 13.10 Computergrafik ... ' ................................... 142 14 Losungen der Obungsaufgaben .............................. 145 Literaturverzeichnis ......................................... 153 Sachwortverzeichnis ......................................... 154 1 Grundlagen der Datenverarbeitung 1.1 Der 8egriff der Datenverarbeitung In fast allen Bereichen des taglichen Lebens erleichtern Computer dem Menschen die Arbeit. Der Begriff "Computer" kommt aus dem Englischen und heiSt zu deutsch nichts anderes als "Rechner". Dies weist darauf hin, daB das Rechnen frUher zu den Hauptauf gaben eines Computers gehorte. Heute haben sich die Computer jedoch einen wesentlich groSeren Anwendungsbereich erschlossen. Verkehrsrechner steuern z. B. den Verkehr in unseren Stadten, ProzeSrechner steuern WalzstraSen, Ziige, Raketen usw. Um die Vielsei tigkeit der Computer zum Ausdruck zu bringen, 5011 hier vom recht eng gefaSten Begriff des Rechners abgegangen und dafur der Begriff Datenverarbeitungsanlage (DVA) verwen det werden. Datenverarbeitung heiSt: (Eingabe-) Daten zur Losung von Aufgaben nach einem bestimmten Bearbeitungsschema (Arbeitsanweisung) bearbeiten (vgl. 1.2). Zu diesen Aufgaben zahlen nicht nur Rechenaufgaben, sondern z. B. auch Aufgaben der ProzeSsteuerung. 1.2 Die Arbeitsweise einer Datenverarbeitungsanlage (DV A) Eine DVA soli die Arbeit des Menschen erleichtern. Dazu muS sie wesentliche Teile seiner Aufgaben iibernehmen konnen. An dem Beispiel einer Fernmelderechnungsstelle 5011 gezeigt werden, welche Aufgaben eine DVA iibernehmen kann und welche dem Menschen noch verbleiben. Dabei wird dem Bearbeiter ein "I ntelligenzgrad" zugeordnet, den man auch von einer DV A erwarten kann: er kann nur lesen, schreiben und mit Hilfe eines Tischrechners rechnen. Ein Bote bringt dem Bearbeiter die Listen mit allen notwendigen Daten. Listen, auf denen die Kunden mit ihren Kundennummern (KNR), den zugehOrigen alten Zahlerstanden (AZ), den neuen Zahlerstanden (NZ), den Grundgebiihren (GG) und den Gebiihren je Zahlereinheit (GZE) eingetragen sind. Daraus soli der Bearbeiter eine Liste der Rechnungs betrage erstellen. Da er nur lesen, schreiben und einen Tischrechner bedienen kann, ist er dazu nicht ohne wei teres in der Lage. Er benotigt zur Bewaltigung seiner Aufgabe noch eine Arbeitsan weisung etwa in der Form: • Gib den neuen Zahlerstand (NZ) in den Tischrechner ein • Subtrohiere von dem vorher eingegebenen Wert den alten Zahlerstand AZ • Multipliziere das Ergebnis mit den Gebiihren je Zahlereinheit GZE • Addiere zu dem Ergebnis die Grundgebiihren GG • Lies das Ergebnis ab • Schreibe das Ergebnis in die Zeile der zugehorigen Kundenummer KNR • Gehe zur nachsten Kundennummer Uber • 8eginne diese Arbeitsanweisung von vorn usw .. 2 1 Grundlagen der Datenverarbeitung Die Arbeitsanweisung besteht aus einer Foige von Befehlen (Gib, Subtrahiere, Multipli ziere ... usw.), die der Reihe nach abgearbeitet werden mussen. Eine solche, aus einer Foige von Befehlen bestehende Arbeitsanweisung nennt man ein Programm. Die Arbeitsweise einer DVA ahnelt der Arbeitsweise des Bearbeiters (vgl. [1 ]). • Eine DVA wird ebenso mitProgrammen und Daten versorgt, wie der Bearbeiter im Fernmeldeamt Diesen Vorgang nennt man bei der DVA einfach Eingabe. Sie erfolgt uber Eingabeeinheiten wie Lochkartenleser, Lochstreifenleser, Klarschriftleser, Blatt schreiber (eine Art Fernschreiber mit Schreibmaschinentasten) und dgl.. • Programme und Daten mussen in einer DVA beliebig lange zur VerfLigung stehen. Dazu mussen sie in der DVA in einem Speicher abgespeichert werden. Wahrend bei dem Be arbeiter im Fernmeldeamt zur Speicherung der Daten ein Blatt Papier und zur kurz fristigen Speicherung das Gedachtnis genugte, mussen in einer elektronischen DVA auf wendige elektronische Speichermedien verwendet werden. • Eine DVA mug das Programm ausfLihren konnen, indem es einen Befehl nach dem anderen abarbeitet. Dazu mug sie geeignete Einrichtungen besitzen, die die notwendi gen, einfachen Handgriffe des Bearbeiters, z. B. die Tastenbedienung des Tischrechners, ersetzen konnen. Fur diese Aufgabe ist in einer DVA ein Steuerwerk vorgesehen. • Eine DVA benotigt, ahnlich wie der Bearbeiter im Fernmeldeamt, eine Einrichtung, die Berechnungen ausfLihrt Diese Einrichtung wird in einer DVA Rechenwerk genannt. • Eine DVA mug die Ergebnisse der Verarbeitung beliebig lange abspeichern konnen, um sie spater auf Wunsch auszugeben. Diesen Vorgang nennt man bei einer DVA einfach Ausgabe. Sie erfolgt uber Ausgabeeinheiten wie Bildschirm, Drucker, Blattschreiber und dgl. Daraus ergibt sich folgende Struktur einer Datenverarbeitsanlage (Bild 1.1): Zentraleinheit --- Programme Speicher r-- Ergebnisse Eingabeeinheit Rechenwerk Ausgabeeinheit Daten Steuerwerk Bild 1.1 Speicher, Rechen- und Steuerwerk werden meist unter dem Begriff Zentraleinheit zu sammengefaBt. Datenverarbeitungsanlagen stellen zwar die technischen Funktionseinheiten zur Verfu gung, aber erst die Verbindung von DVA und Programm ergibt ein funktionsfahiges Daten verarbeitungssystem, in dem die technischen Funktionseinheiten der DVA in gewollter, sinnvoller Weise selbsttatig die gestellte Aufgabe losen. Die geistige Leistung, die dem Menschen verbleibt, liegt in der fur die DVA verstandlichen Beschreibung der Arbeits anweisung, der sog. Programmierung der DVA. Diese Aufgabe kann an keine Maschine abgegeben werden.
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