Основы программирования на языке Pascal

208 Pages·2.794 MB·Russian

by  Безверхий, А. А.

3
ВВЕДЕНИЕ
Я зык программирования Паскаль был разработан профессором
Технического университета в г. Цюрихе Никлаусом Виртом в
начале 80-х годов прошлого столетия в целях обучения осно-
вам программирования и назван в честь выдающегося французского
физика, математика и философа Блеза Паскаля.
Достоинства языка Паскаль заключаются в том, что он:
 служит хорошим средством обучения программированию;
 близок к естественному языку;
 имеет небольшой объем рабочей документации;
 стал первым языком, в котором нашли наиболее полное отражение
концепции структурного программирования;
 надежен в процессе разработки программного обеспечения (требует
обязательного описания всех объектов, запрещает «принцип умол-
чания», реализует строгую архитектуру программы).
В пользу этого языка говорит и тот факт, что практически для всех
микропроцессоров были разработаны собственные версии компилято-
ров и системы программирования. Наиболее популярными на сего-
дняшний день являются системы программирования Turbo Pascal 7.0
и Borland Pascal 7.0.
Дальнейшим развитием Borland/Turbo Pascal является Object
Pascal – основной инструмент системы визуального программирова-
ния Delphi, которая в последние годы становится все более популяр-
ной среди программистов, создающих прикладные программные про-
дукты в среде Windows.
В учебном пособии рассматриваются основы программирования в
среде Borland Pascal. Книга рассчитана главным образом на начи-
нающих программистов, которые с ее помощью смогут получить базо-
вые знания в области разработки собственных программ. В ней содер-
жится большой объем теоретического материала, приводится много
различных примеров с решениями для практического использования
богатых возможностей языка программирования Pascal, а также пред-
ложены задачи для самостоятельного решения.
Данная книга может оказаться весьма полезной и студентам.
В основу учебного пособия положен учебный курс “Программиро-
вание на языке Паскаль”, разработанный преподавателями кафедры
математического обеспечения АСУ Белорусского государственного
университета. Этот курс в течение уже многих лет преподается авто-
рами для учащихся минских школ на базе специального факультета
бизнеса и информационных технологий Белгосуниверситета.
4
Авторы выражают благодарность декану факультета прикладной
математики и информатики Белгосуниверситета Павлу Алексеевичу
Мандрику, декану спецфакультета бизнеса и информационных техно-
логий Белгосуниверситета Валерию Николаевичу Шалиме за неоце-
нимую помощь в подготовке и издании учебного пособия, а также за-
ведующему кафедрой математического обеспечения АСУ факультета
прикладной математики и информатики Белгосуниверситета Виктору
Владимировичу Краснопрошину и своим коллегам за полезные заме-
чания и предложения, высказанные при написании данной книги.
Все замечания и пожелания по поводу данной книги будут приняты
авторами с благодарностью.
5
1. АЛГОРИТМЫ И СПОСОБЫ ИХ ОПИСАНИЯ
П онятие алгоритма является одним из основных понятий матема-
тики и информатики. Слово “алгоритм” своими корнями связа-
но со словом algorithmi – латинской формой написания имени
среднеазиатского математика Мохаммеда ибн аль-Хорезми, который в
IX веке изложил правила выполнения четырех арифметических дейст-
вий над числами в десятичной системе счисления. Эти правила до сих
пор служат примерами простейших математических алгоритмов.
Алгоритмами являются правила дорожного движения, инструкции
по пользованию различными приборами, кулинарные рецепты и т. д.
Каждый из нас ежедневно пользуется различными алгоритмами, даже
не зная, что это такое.
Дадим определение алгоритма, которое, хотя и не является строгим,
но для дальнейшей работы будет весьма удобным.
Пусть мы имеем исполнителя, который владеет набором элемен-
тарных операций (т.е. таких операций, которые он заведомо умеет вы-
полнять). При этом нам также необходимо поручить исполнителю вы-
полнение какой-то задачи. Тогда алгоритмом назовем инструкцию по
выполнению поставленной задачи, выдаваемую исполнителю и со-
ставленную в терминах элементарных операций.
При задании алгоритма неявно предполагается, что исполнитель
умеет:
 переходить к выполнению следующей операции сразу же после вы-
полнения предыдущей;
 осуществлять проверку условий. Последнее означает, что некото-
рые из доступных исполнителю операций представляют собой провер-
ку каких-то условий, которую необходимо осуществить во время вы-
полнения поставленной задачи (а не во время написания алгоритма). В
зависимости от результатов проверки исполнитель осуществляет вы-
бор из двух (реже – из нескольких) операций, которые необходимо
выполнить далее.
Итак, алгоритм – строгая и четкая конечная система правил, кото-
рая определяет последовательность действий над объектами и после
конечного числа шагов приводит к достижению поставленной цели.
Всем алгоритмам присущи некоторые общие свойства. Перечислим
эмпирические (подмеченные на практике) свойства:
 понятность – все действия, описанные в алгоритме должны быть
понятны исполнителю;
 определенность – каждое действие должно быть четко и однознач-
но определено;
6
 сходимость – выполнение алгоритма должно завершиться за конеч-
ное число шагов;
 дискретность – исполнение алгоритма должно состоять из отдель-
ных шагов;
 результативность – достижение после конечного числа шагов иско-
мого результата;
 универсальность – состоит в том, что алгоритм служит для решения
не одной конкретной задачи, а целого класса однотипных задач.
Для описания алгоритмов существует много различных способов:
например, словесное описание, которое удобно применять, если ис-
полнителем является человек, графические способы представления,
псевдокод (ограниченное подмножество естественного языка). Мы, по
крайней мере, на начальном этапе, будем использовать один из спосо-
бов графического представления алгоритма – механизм блок-схем, в
которых каждая элементарная операция обозначается специальным
блоком, а последовательность, в которой выполняются эти операции –
стрелками между блоками. Основные блоки, используемые для по-
строения алгоритма, показаны на рисунке 1.1.
начало конец операция
а) блок начала б) блок заверше- в) операция, не связанная с
алгоритма ния алгоритма проверкой условия
да нет
список элементов
условие
г) блок проверки условия д) блок ввода-вывода
1
1
е) узел (соединение линий) ж) переносы
Рис. 1.1. Элементы блок-схем
7
Перечисленные блоки являются основными; кроме них, могут быть
использованы и другие блоки.
Рассмотрим основные базовые структуры (управляющие конструк-
ции алгоритмов), из которых можно построить блок-схему для любого
алгоритма. Они показаны на рисунке 1.2.
да нет
a p
b a b
а) следование б) ветвление или развилка
p нет a
да
a нет
p
да
в) цикл с предусловием г) цикл с постусловием
Рис. 1.2. Основные базовые структуры блок-схем
Следование означает последовательное выполнение действий. Если
алгоритм содержит только такую структуру, он называется линейным.
Ветвление или развилка содержит блок проверки условия. Словес-
но эту структуру можно описать так: если условие p истинно, то вы-
полнить действие a, иначе – действие b. Одно из действий может от-
сутствовать. Алгоритм, имеющий такую структуру, называется ветвя-
щимся.
Повторение или цикл имеет два варианта: цикл с предусловием
(ЦИКЛ – ПОКА) и цикл с постусловием (ЦИКЛ – ДО). Алгоритм, со-
держащий структуры повторения, называется циклическим.
8
Действия структуры ЦИКЛ – ПОКА формулируются следующим
образом: пока условие p истинно, то выполнять действие a. Цикл с
предусловием может быть не выполнен ни разу.
Действия структуры ЦИКЛ – ДО формулируются так: надо выпол-
нять действие a до тех пор, пока условие p не станет истинным. Такой
цикл выполнится, по меньшей мере, один раз.
В большинстве языков программирования существует цикл, вы-
полняемый определенное количество раз (цикл с параметром). Этот
цикл использует присваивание в качестве элементарной операции: оп-
ределяется новая (или используется ранее созданная) переменная, ко-
торой присваивается значение выражения. Естественно, считается, что
исполнитель умеет вычислять значение выражений, записанных в ал-
горитме. Иногда в литературе его изображают так, как показано на ри-
сунке 1.3. (В некоторых языках параметр может изменяться не только
на 1).
i ← 1
нет i = 1, …, N
i <= N
да
тело цикла
тело цикла
i ← i+1
а) Один из видов цикла,
б) Упрощенная запись этого
управляемый переменной i и
же цикла
повторяющийся N раз
Рис. 1.3. Цикл, выполняемый определенное количество раз
Пример 1.1. Ввести три целых числа и найти минимальное из них.
В этом случае, очевидно, к элементарным операциям относится
ввод и вывод чисел, а также их сравнение (проверка условия). Заме-
тим, что несмотря на кажущуюся простоту этой задачи, для ее реше-
ния можно предложить, по крайней мере два различных алгоритма.
Первый алгоритм показан на рисунке 1.4, а второй – на рисунке 1.5.
9
начало
Ввод a,b,c
да нет
a<b
да нет да нет
a<c b<c
Вывод a Вывод c Вывод b Вывод c
конец
Рис. 1.4. Первый алгоритм нахождения минимума из трех целых чисел
начало 1
нет да
c<min
Ввод a,b,c
min ← c
min ← a
нет да Вывод min
b<min
min ← b конец
1
Рис. 1.5. Второй алгоритм нахождения минимума из трех целых чисел

Очевидно, второй алгоритм является более удобным, поскольку он
допускает обобщение на произвольное количество чисел. В то же вре-
мя изменение первого алгоритма, если минимум придется искать не из
трех, а из четырех чисел, затруднительно.
Рассмотрим теперь два примера, в которых требуется грамотно по-
строить цикл.