Einführung in die Programmiersprache SIMULA: Anleitung zum Selbststudium Skriptum für Hörer aller Fachrichtungen ab 1. Semester

217 Pages·1982·4.31 MB·German

by  Günther Lamprecht (auth.)

G. Lamprecht
Einführung in die
Programmiersprache
SIMULA
Programmiersprachen
Formale Sprachen, von H. Becker und H. Walter
Einführung in ALGOL 60, von H. Feldmann
Einführung in ALGOL 68, von H. Feldmann
Einführung in die Programmiersprache PASCAL,
von K.-H. Becker und G. Lamprecht
Einführung in PASCAL, von H. Feldmann
Die Programmiersprache PASCAL, von D. Krekel und W. Trier
Einführung in die Programmiersprache PL/1, von H. Kamp
und H. Pudlatz
Einführung in die Programmiersprache FORTRAN 77,
von G. Lamprecht
Einführung in die Programmiersprache SIMULA,
von G. Lamprecht
Einführung in die Programmiersprache BASIC,
von W.-D. Schwill und R. Weibezahn
BASIC in der medizinischen Statistik, von H. Ackermann
Einführung in die Programmiersprache COBOL,
von W.-M. Kähler
PEAR L, Processand Experiment Automation Realtime
Language, von W. Werum und H. Windauer
Vieweg
Günther Lamprecht
Einführung in die
Programmiersprache
SIMULA
Anleitung zum Selbststudium
2., überarbeitete und erweiterte Auflage
Skriptum für Hörer aller Fachrichtungen
ab 1. Semester
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Lamprecht, Günther:
Einftihrung in die Programmiersprache SIMULA:
Anleitung zum Selbststudium; Skriptum ftir
Hörer aller Fachrichtungen ab 1. Sem./Günther
Lamprecht. - 2., überarb. u. erw. Aufl. -
Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, 1982.
(Uni-Text)
Eng!. Ausg. u. d. T.: Lamprecht, Günther:
Introduction to SIMULA sixty-seven
ISBN 978-3-528-13321-4 ISBN 978-3-322-85538-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-85538-1
1. Auflage 1976
2., überarbeitete und erweiterte Auflage 1982
Alle Rechte vorbehalten
© Springer Fachmedien Wiesbaden 1982
Ursprünglich erchienen bei Friendr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH. Braunschweig 1982
Die Verviellaltigung und Übertragung einzelner Textabschnitte, Zeichnungen oder Bilder, auch für
Zwecke der Unterrichtsgestaltung, gestattet das Urheberrecht nur, wenn sie mit dem Verlag vorher
vereinbart wurden. Im Einzelfall muß über die Zahlung einer Gebühr für die Nutzung fremden
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einschließlich Speicherung und jede Übertragung auf Papier, Transparente, Filme, Bänder, Platten
und andere Medien.
Inhaltsverzeichnis
1 Ein einfaches Programmierbeispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Ganze Zahlen; Auswertung arithmetischer Ausdrücke . . . . . . . . . . . . . . 5
3 Sprunganweisung, Schleifensteuerung, Boolesche Variable . . . . . . . . . . . 9
4 Polynomberechnung; Vektoren, Matrizen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5 Eingabe von Datenkarten (Standard-Eingabe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6 Ausgabe auf dem Drucker (Standard-Ausgabe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7 Verarbeitung von Texten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
8 Programmstruktur:
zusammengesetzte Anweisungen, Blöcke, Unterprogramme . . . . . . . . . . 55
9 Rekursive Prozeduren; vorgegebene Unterprogramme . . . . . . . . . . . . . . 69
10 Klassen als Verbund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
11 Klassen mit Anweisungen, Klassen als Programmsystem . . . . . . . . . . . . . 91
12 Ko-Routinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
13 Listenverarbeitung ..................................... 103
14 Simulation .......................................... 110
1 5 Zugriff auf Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 120
16 EXTERNAL-Deklaration ................................. 130
Lösungen zu den Aufgaben und Beispielen ........................ 135
Anhang A Interne Zahlendarstellung ........................... 188
B Schlüsselwörter ................................. 190
c
ln SIMULA benutzte Zeichen und ihre Darstellung .......... 192
D Systemklassen SIMSET und SIMULATION ............... 193
E Erzeugung zufälliger Werte .......................... 198
F Vorgegebene externe Prozeduren ...................... 200
Literaturhinweise ......................................... 201
Sachwortverzeichnis ....................................... 203
Vorwort
Diese Einführung in die Programmiersprache SIMULA ist aus Lehrveranstaltungen
entstanden, die seit mehreren Jahren am Rechenzentrum der Universität Bremen
abgehalten wurden.
Das Buch wendet sich an .,Hörer aller Fakultäten" und will ihnen den Zugang zur
Datenverarbeitung an Hand einfacher Aufgabenstellungen erleichtern.
Die Programmiersprache SIMULA, die am Norwegian Computing Center von
0. J. Dahl, B. Myhrhaug und K. Nygaard entwickelt wurde, ist eine Erweiterung der
Programmiersprache ALGOL 60. Die Sprache bietet eine Fülle von Anweisungen,
so daß man den Lösungsweg auch bei komplexer Aufgabenstellung übersichtlich
beschreiben kann.
Das Ziel dieser Einführung in die Programmiersprache SIMULA ist es, den Leser
nach und nach mit den Sprachelementen vertraut zu machen. Dabei kommt es
weniger darauf an, die Sprache vollständig zu beschreiben, als vielmehr, beispielhaft
zu zeigen, wie man die einzelnen Anweisungen anwenden kann.
Die Programmierbeispiele und Aufgaben wurden auf der Rechenanlage Siemens 7.880
der Universität Bremen gerechnet und die Ergebnisse im Lösungsteil angegeben und
erläutert. Damit hat der Leser die Möglichkeit, seine eigenen Programme und
Ergebnisse zu kontrollieren.
Herrn Dr. Lohmann möchte ich für die Durchsicht des Manuskripts und Frau
U. Kleinschmidt für ihre Sorgfalt beim Schreiben der Druckvorlagen danken.
Bremen, im April 1982
G. Lamprecht
-I-
1 Ein einfaches Programmierbeispiel
Es soll mit Hilfe der Rechenanlage die Funktion
y = 0,3 x2 + 0,25 x - I
an der Stelle x = 0,5 berechnet werden.
Wie man leicht nachrechnen kann, muß das Ergebnis -0,8 lauten.
Das SIMULA-Programm soll angegeben und anschließend erläutert werden.
Beispiel I. I
BEG IN
REAL X,Y;
X := 0.5;
Y := 0.3*X**2+0.25•X-I;
OUTFIX(X,6,20); OUTFIX(Y,6,20); OUTIMAGE;
END
Jedes Programm wird mit dem Schlüsselwort BEGIN begonnen und mit END beendet. Diese
beiden Schlüsselwörter bilden sozusagen eine Klammer, mit der alle Anweisungen zu einem
Programm zusammengehalten werden. Wie später gezeigt wird, können sie auch an anderer
Stelle benutzt werden, wobei sie dann einen Teil des Programms verklammern.
Durch die auf BEGIN folgende Anweisung
REAL X,Y;
werden zwei Speicherplätze im Arbeitsspeicher bereitgestellt, auf die im weiteren
Programmablauf über die Namen X und Y zugegriffen werden kann. Da sich der Inhalt der
Speicherplätze im Laufe der Programmausführung ändern kann, spricht man auch von den
"Variablen" X und Y und sagt, daß sie durch die Anweisung
REAL X,Y;
"deklariert" werden.
Allgemein kann man Variable deklarieren, indem man nach dem Schlüsselwort REAL deren
Namen durch Kommata getrennt aufführt. Die Deklarationsanweisung wird mit einem Semikolon
abgeschlossen. Es ist darauf zu achten, daß alle Variablen vor ihrer ersten Benutzung
im Programm deklariert sind; insbesondere ist festzuhalten, daß ihre Deklaration nach
dem Schlüsselwort BEGIN zu erfolgen hat.
Durch die Deklarationsanweisung mit dem Schlüsselwort REAL und der Aufzählung der
Variablen geschieht dreierlei:
- Bereitstellung von Speicherplätzen, die die vorgesehenen Namen erhalten,
- Festlegung der internen Zahlendarstellung ("Typ der Variablen", hier REAL) und
- Vorbesetzung der bereitgestellten Speicherplätze mit dem Wert Null.
-2-
Obwohl nach der Sprachdefinition von SIMULA für die Festlegung von Variablennamen Groß
und Kleinbuchstaben erlaubt werden, sind bei praktisch allen Compilern*) nur Großbuch
staben zugelassen. Es gilt folgende Festlegung für die Vergabe von Namen:
Das erste Zeichen eines Namens muß ein Buchstabe sein, dann dürfen
Buchstaben und Ziffern in beliebiger Reihenfolge angegeben werden.
Von manchen Compilern wird das Unterstreichungszeichen (_) bei der Wahl von ~amen den
Ziffern gleichgestellt, so daß man Variablennamen sinnfälliger angeben kann (z.B.
X_WERT statt XWERT). Weil man das Unterstreichungszeichen (_) beim Ablachen und beim
Lesen des Programms leicht mit einem Subtraktionszeichen (-) verwechseln kann, sollte
man auf die Benutzung des Unterstreichungszeichens möglichst verzichten.
Außer Buchstaben, Ziffern und - bei manchen Compilern - dem Unterstreichungszeichen (_)
darf in einem Namen kein weiteres Zeichen angegeben werden. So dürfen Sonderzeichen und
insbesondere Leerzeichen in einem Namen nicht auftreten. Selbstverständlich müssen die
Namen eindeutig sein und dürfen nicht mit vorgegebenen Namen oder Schlüsselwörtern über
einstimmen (siehe Anhang B, Seite 190). Dabei wird nur eine bestimmte Anzahl von Zeichen
eines Namens zur Unterscheidung herangezogen. Die nachfolgenden Zeichen des Namens
bleiben unberücksichtigt. Je nach vorgegebenem Compiler variiert diese Zahl von 12 bis
256. So kann es geschehen, daß von einem Compiler beispielsweise die Variablennamen
MITTELWERTEID und
MITTELWERTEll
als gleich angesehen werden, während ein anderer Compiler sie als zwei verschiedene
Variable erkennt.
Durch die im Beispiel I. I der Deklaration von X und Y folgende Anweisung
wird der Variablen X der Wert 0,5 in der für sie gewählten Speicherungsform (Typ REAL)
zugewiesen. Allgemein wird in einer Zuweisungsanweisung der Variablen, die links von dem
Zuweisungszeichen := steht, der Wert zugewiesen, der auf der rechten Seite angegeben ist.
Wie man an der nächsten Anweisung
erkennen kann, braucht die rechte Seite nicht aus einer Konstanten zu bestehen. Vielmehr
kann hier ein b~liebig komplizierter arithmetischer Ausdruck angegeben sein. Nach der
Auswertung des arithmetischen Ausdrucks wird der berechnete Wert der Variablen auf der
linken Seite des Zuweisungszeichens zugewiesen. Die Auswertung wird nach Prioritäten
durchgeführt, die den einzelnen Rechenarten (Exponentiation, Multiplikation und Division,
Addition und Subtraktion) zugeordnet sind. Im nächsten Abschnitt wird ausführlicher auf
die Berechnung arithmetischer Ausdrücke eingegangen.
*)Ein Compiler ist ein tlbersetzungsprogramm, das aus den eingegebenen (SIMULA-) An
weisungen die Befehle erzeugt, die von der Rechenanlage unmittelbar ausgeführt werden
können. Außerdem werden von dem Compiler die (formalen) Verstöße des Programms gegen
die Sprachdefinition erkannt und mitgeteilt.
-3-
Nach der Wertzuweisung an die Variable Y werden die Inhalte der Variablen X und Y auf
dem Drucker ausgegeben. Dies geschieht durch die drei Anweisungen
OUTFIX(X,6,20); OUTFIX(Y,6,20); OUTI~~GE;
die später ausführlicher beschrieben werden sollen. Im Augenblick soll nur testgehalten
werden, daß durch die Anweisung OUTFIX mit anschließender Angabe des Variablennamens und
zweier Angaben für die Größe des Druckfeldes der Wert der Variablen in aufbereiteter
Form in einen internen Ausgabebereich ("Ausgab.;puCfer") geschrieben \vird. Erst durch die
Anweisung
OUTI~GE;
wird der interne Ausgabebereich seinerseits auf dem Drucker ausgegeben. Da nun die ge
wünschten Ergebnisse ausgedruckt sind, kann das Programm beendet werden. Hierzu dient,
wie bereits erklärt, die Anweisung
END
In dem Beispiel 1.1 wurden die einzelnen Anweisungen untereinander aufgeführt. Dies hatte
nur den Grund, das Programm dem menschlichem Leser leichter lesbar zu machen. Für den
Compiler, der das Programm in die jeweilige Maschinensprache übersetzt, hätte es ausge
reicht, zwischen den Schlüsselwörtern BEGIN und REAL und dann vor dem Variablennamen X
jeweils ein Leerzeichen zu lassen. Alle anderen Angaben des Programms hätte man unmittel
bar aneinanderreihen können.
Allgemein kann man sagen, daß nur die Schlüsselwörter und die entweder gewählten oder
vorgegebenen Namen nicht aneinanderstoßen dürfen. Sie müssen durch mindestens ein Leer
zeichen oder durch ein Sonderzeichen voneinander getrennt sein. Umgekehrt dürfen fast
überall Leerzeichen eingefügt werden, um das Programm übersichtlicher zu gestalten. Sie
dürfen aber nicht in Schlüsselwörtern und 1n Namen sowie in zusammengesetzten Sonder
zeichen auftreten. So darf z.B. nicht REAL an Stelle des Schlüsselwortes REAL und
nicht : = an Stelle des Zuweisungszeichens := geschrieben werden. Zum Ablachen der
SIMULA-Anweisungen stehen die Spalten I bis 72 zur Verfügung, wobei es erlaubt ist, eine
einzelne Anweisung ohne besondere Markierung über mehrere Lochkarten auszudehnen. Die
Spalten 73 bis 80 dienen zur Kennzeichnung des Programms und zum Durchnumerieren der
Programmkarten. Die Spalten 73 bis 80 werden vom Compiler nicht interpretiert.*)
Falls man zu einzelnen Anweisungen des Programms Hinweise oder Erläuterungen für den
menschlichen Leser einfügen möchte, kann man dies nach dem Schlüsselwort BEGIN oder nach
Abschluß einer Anweisung, d.h. nach einem Semikolon (;) tun. Man hat hierzu das
Schlüsselwort
COMMENT
anzugeben und daran anschließend den gewünschten Text. Der Kommentar wird durch ein
*)Insbesondere bei interaktiver Programmeingabe gibt es hiervon Abweichungen; so sind·
bei einigen Compilern 80 bzw. 120 Zeichen pro Eingabezeile möglich.