Methodik der Programmierung in Pascal

202 Pages·1982·3.495 MB·German

by  Prof. Dr. Rudolf Marty (auth.)

Rudolf Marty
Methodik
der Programmierung in
Pascal
Mit 33 vollstandigen Programmbeispielen
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg NewY ork 1983
Prof. Dr. Rudolf Marty
Institut fur Informatik der UniversiHit Zurich
SumatrastraBe 30, CH-8035 Zurich
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek.
Marty, Rudolf: Methodik der Programmierung in Pascal/Rudolf Marty. - Berlin;
Heidelberg; New York: Springer, 1983.
ISBN-13: 978-3-540-12018-6 e-ISBN-13: 978-3-642-96745-0
DOl: 10.1007/978-3-642-96745-0
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insbesondere die der Ubersetzung, des Nachdruckes, der Entnahme von
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ahnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch
bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Die Vergiitungsanspriiche des
§ 54, Abs. 2 UrhG werden durch die "Verwertungsgesellschaft Wort", Miinchen,
wahrgenommen.
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1983
2145/3140-543210
Vorwort
Das vorliegende Buch ist eine EinfUhrung in die Programmierung von Digital
computern. Es lehrt einerseits zeitgemaBe Methoden des Programmentwurfs,
der UberfUhrung von realen Problemvorgaben in abstrakte algorithmische Ab
Hiufe also. Andererseits vermittelt das Buch Schritt urn Schritt die zur Program
mierung der abstrakten Ablaufe notwendigen Teile der Programmiersprache
Pascal. Das Ziel des Lehrtextes ist es, ein solides Grundwissen an Programment
wurfsmethoden fUr kleinere Dialogprogramme zu schaffen, sowie die Sprache
Pascal an vielen Beispielen einzuiiben. Das Buch richtet sich an Hochschulstu
denten in Informatik-Grundkursen, an SchUler auf Gymnasial- oder hoheren
Berufsschulstufen, die im Rahmen einer EinfUhrung in die Programmierung
mit modernen Dialogcomputern in Kontakt kommen, wie auch an Hobbypro
grammierer zum Selbststudium.
Die Motivation zur Ausarbeitung eines Vorlesungsmanuskripts zu einem Buch
lag fUr den Autor in der Realisierung der folgenden Zielvorste11ungen in einem
einzigen Lehrtext:
- Die Stoffvermittlung solI nicht ausschlieBlich von der Struktur von Pascal
diktiert sein, sondern sich stark an Problemlosungsklassen anlehnen. Das
Problem steht im Vordergrund, dann werden die zur Losung dieses Problems
notwendigen Pascal-Konstruktionen besprochen. Es solI nicht eine Pascal
Konstruktion in den Raum geste11t und danach Probleme dafUr gefunden
werden.
- Die Methoden des Programmentwurfs und die Programmbeispiele sol1en sich
iiberwiegend am Modell der Dialogdatenverarbeitung orientieren, das heiBt,
auf einen interaktiven Terminal als Schnittstelle zwischen Benutzer und Com
puter abste11en.
- Der Lehrtext solI mit vielen, vollsHindigen Beispielprogrammen erganzt sein.
Dabei sind diese Beispiele aus einem breit gestreuten Anwendungsbereich
des Computers auszuwahlen (kommerzie11-administrative und technisch-wis
senschaftliche Datenverarbeitung, Textverarbeitung, einfache Mathematik,
graphische Datenverarbeitung, u.a.m.)
- Der Pascal-Sprachumfang solI dem vorgeschlagenen ISO-Standard entspre-
chen (gegenwartig bereits als britisches Standard-Pascal akzeptiert).
Zu beurteilen, ob diese Zielvorste11ungen realisiert wurden, bleibt natiirlich ein
zig und allein dem Leser vorbehalten.
Ich mochte mich beim Verlag fUr die gute Zusammenarbeit bedanken. Die Be
reitschaft der Druckerei, den auf Magnetband gelieferten Rohtext auf ihre Be
diirfnisse anzupassen, hat viel zum Erscheinungsbild dieses Buches beigetragen
VI Vorwort
und ersparte mir viel Arbeit. Zuletzt, aber nicht minder herzlich, denke ich
dankend an die unzahligen Hinweise, Anregungen und Kritiken meiner Studen
ten und meiner Mitarbeiter am Institut fur Informatik der Universitat Zurich.
Meine Frau moge die vielen einsamen Stunden in der Wohnstube vergessen,
wahrend denen ich im Arbeitszimmer uber dem Manuskript briitete.
Zurich, Oktober 1982 R. Marty
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Zeilen- und Symbolstruktur eines Pascal-Programmes 1
1.2 Darstellung der Syntax 2
1.3 Pascal-N amen 5
1.4 Zeichenketten 6
1.5 Der Pascal-Programmrahmen 7
2 Rechnen mit ganzen Zahlen 9
2.1 Konstanten und Wertebereich von ganzen Zahlen 9
2.2 Ausdriicke 10
2.3 Ausschreiben von ganzzahligen Werten 12
2.4 Variablen 14
2.5 Einlesen von ganzzahligen Werten 15
2.6 Die Zuweisungs-Anweisung 18
3 Rechnen mit reel/en Zahlen 21
3.1 Reelle Konstanten 21
3.2 Reelle Variablen 22
3.3 Ausdriicke mit reellen Werten 22
3.4 Ausschreiben von reellen Werten 23
3.5 Einlesen von reellen Werten 25
3.6 Standardfunktionen 26
3.7 TypenkompatibiliHit von real und integer 27
3.8 Exponentiation 28
3.9 Genauigkeit und Wertebereich reeller Zahlen 29
4 Selektive Ausfuhrung von Anweisungen 33
4.1 Die einfache if-Anweisung 33
4.2 Die Verbundanweisung 38
4.3 if-Anweisungen mit else-Teil 39
4.4 Logische Variablen und Konstanten 41
4.5 Ausdriicke mit logischen Operatoren 42
VIII Inhaltsverzeichnis
5 Repetitive AusjUhrung von Anweisungen 47
5.1 Die while-Anweisung 47
5.2 Die repea t-Anweisung 48
5.3 Die for-Anweisung 50
6 Mehr uber einfache Datentypen 55
6.1 Aufzahltypen 55
6.2 Die case-Anweisung 60
6.3 U nterbereichstypen 63
6.4 Das Arbeiten mit Zeichen 64
7 Felder 71
7.1 Eindimensionale Felder 71
7.2 Wann sind zwei Pascal-Typen gleich? 77
7.3 Konstantendeklarationen 78
7.4 Gepackte Felder 80
7.5 Zeichenketten als eindimensionale Felder 82
7.6 Mehrdimensionale Felder 85
8 Prozeduren und Funktionen 89
8.1 Parameterlose Prozeduren 89
8.2 Giiltigkeitsbereich von Namen 92
8.3 Parametrisierte Prozeduren 97
8.4 V ordefinierte Prozeduren 100
8.5 Funktionen 101
8.6 Feldschema-Parameter 106
8.7 Prozeduren und Funktionen als Parameter 108
9 Records 115
9.1 Records ohne Variantenteil 115
9.2 Die wi th-Anweisung 124
9.3 Records mit Variantenteil 126
10 Mengen 135
10.1 Eine kleine Einfiihrung in die Mengenlehre 135
10.2 Mengen in Pascal 138
Inhaltsverzeichnis IX
11 Dynamische Variablen 145
11.1 Das Arbeiten mit dynamischen Variablen 146
11.2 Verkettete Listen ....... . 151
11.3 Dynamische Records mit Varianten 158
12 Dateien (Files) 161
12.1 Dateien als Pascal-Datentyp 161
12.2 Erstellen einer Datei 164
12.3 Einlesen einer Datei 167
12.4 Mutieren einer Datei 170
12.5 Textdateien . . . . 172
12.6 read und wri te aufnicht-Textdateien 174
12.7 Dateien als Parameter . . . . . . . 175
13 Rekursive Programmierung 177
13.1 Rekursive Prozeduren 177
13.2 Rekursive Funktionen 181
13.3 Indirekte Rekursion 182
14 Programmverzweigungen in Ausnahmesituationen ....... 187
Anhang A: Syntaxdiagramme ...... . 191
Anhang B: Auswahl weiterfiihrender Literatur 197
Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . 199
Kapitell: Einleitung
Bevor ein angehender Buchhalter sich an die Bildung von Buchungssatzen
macht, muB er lemen, was Aktiven und Passiven sind, und was SoU und Raben
bedeutet. Ahnlieh der junge Elektriker, der vor seinem ersten Arbeitsauftrag
unter anderem zu wissen bekommt, was Phase und NuUeiter sind, und wofUr
man gelbe und rote Drahte zu verwenden hat. Genauso kommen wir Pascal
Novizen nieht urn einige Begriffsbiiffeleien herum. Zugegeben, gerade interes
sant raUt das nicht aus, insbesondere weil wir noch nicht in der Lage sind,
fUr die erlemten Begriffe einen Sachbezug herzusteUen. Dies wird sich jedoch
bald bessem.
1.1 Zeileo-uod Symbolstruktur eines Pascal-Programmes
Das folgende kleine Pascal-Programm weist den Computer an, die Summe von
27 + 14 auf dem Terminal auszuschreiben.
program Summe (input, output);
begin
write('Summe = " 27+14)
end.
So kurz dieses Programm auch ist, erlaubt es uns doch, einige grundsatzliche
Eigenschaften eines Pascal-Programmes zu erkennen.
Die erste Feststellung betrifft die Zeilenstruktur des Programmes. Schreiben
wir einen langeren deutschen Text nieder, so sind wir durch die begrenzte
Breite des Schreibpapiers gezwungen, ihn auf mehrere Zeilen zu verteilen.
In der gleiehen Art wird ein Pascal-Programm auf mehrere Zeilen geschrieben,
weil eine Bildschirmzeile nur eine Breite von iiblicherweise 80 Zeichen hat.
Der Inhalt, die Semantik, eines deutschen Textes wird durch die Zeilenstruktur
des geschriebenen Textes nicht beeinfluBt - wenn wir ihn vorlesen, erkennt
der ZuhOrer ja auch keine Zeilenstruktur. Entsprechend wird die Meinung
eines Pascal-Programmes in keiner Weise durch dessen Zeilenstruktur bestimmt.
Unser Summen-Programm konnte also ohne weiteres auch so geschrieben
werden:
program Summe (input, output); begin write(
'Summe = " 27+14) end.
2 Einleitung
Obschon korrekt, verliert ein derart geschriebenes Pascal-Programm an Uber
sichtlichkeit. Wir wahlen die Darstellung unserer Pascal-Programme stets so,
daB sie moglichst leicht lesbar sind.
Die zweite Feststellung, die wir an diesem Programm machen, ist, daB ein
Pascal-Programm aus einer Folge von Symbolen besteht. Ein Pascal-Symbol
kann sein:
- ein Wort (z.B. program)
- eine Zahl (z.B. 27)
- ein Text oder, im korrekten Fachausdruck, eine Zeichenkette
(z.B. Summe = ')
I
- ein Spezialsymbol (z.B. ;)
Wir behandeln hier nun selbstverstandlich nicht alle moglichen Symbole, bevor
wir iiberhaupt wissen, wozu sie gebraucht werden. Zwei wichtige Regeln merken
wir uns aber schon jetzt:
1. Ein Pascal-Symbol darf niemals auf zwei Zeilen verteilt werden; so etwas
wie Worttrennung gibt es in Pascal nicht.
2. Zwischen zwei Pascal-Symbolen darf sovi~l Platz frei bleiben, wie Ihnen
lieb ist. Mit Platz sind in diesem Zusammenhang Leerstellen und ganze
Leerzeilen gemeint. Zwei Pascal-Symbole konnen auch ohne Leerplatz
unmittelbar aneinander geschrieben werden, sofem sich ihre Meinung
dadurch nicht verandert, weil sie zu einem einzigen Symbol verschmelzen
(z.B. if wert zu ifwert).
1.2 Darstellung der Syntax
Programmiersprachen sind sogenannte formale Sprachen. Formale Sprachen
heben sich von natiirlichen Sprachen durch eine groBe Redundanzfreiheit und
eine relativ einfache, aber peinlich genau zu befolgende Syntax abo Wir werden
deshalb stets gezwungen sein, nicht nur die Meinung (d.h. Semantik) aller
Pascal-Konstruktionen zu definieren, sondem auch deren prazise Syntax.
Wir verwenden zur Definition der Syntax von Pascal eine speziell fUr solche
Zwecke geschaffene Notation, die sogenannten Syntaxdiagramme. Zur Illustra
tion der Syntaxdiagramme wollen wir die Bedienung eines einfachen Taschen
rechners mit den vier Grundrechenoperationen syntaktisch genau definieren.
Ais erstes bestimmen wir, wie eine ganze Zahl (das heiBt eine Zahl ohne
Dezimalpunkt) eingetippt wird:
ganze lahl