Turbo Pascal для школьников

352 Pages·2010·3.865 MB·Russian

by  Попов В.Б.

УДК 004.438 Turbo Pascal (075)
ББК 32.973.26–018.1я72
П58
Р Е Ц Е Н З Е Н Т :
В.П. Грибанов,
кандидат экономических наук, доцент, профессор кафедры
«Математическое обеспечение
и администрирование информационных систем»
Московского государственного университета
экономики, статистики, информатики (МЭСИ)
Попов В.Б.
П58 Turbo Pascal для школьников: учебно-методическое пособие / В.Б. По-
пов. – М.: Финансы и статистика; ИНФРА-М, 2010. – 352 с.:ил.
ISBN 978-5-279-03466-6 (Финансы и статистика)
ISBN 978-5-16-004257-2 (ИНФРА-М)
Пособие представляет собой курс по изучению популярного языка
программирования Pascal. В нем последовательно излагаются основные
принципы структурного программирования в интегрированной среде про-
граммирования Turbo Pascal. Учебный материал разделен на десять глав.
Изложение материала ведется на основе примеров рабочих программ. Для
проверки усвоения теоретического материала в конце каждой главы имеют-
ся контрольные вопросы. Выполнение заданий по разработке приложений
поможет сформировать прочные навыки программирования.
Для учащихся общеобразовательных, высших и средних учебных за-
ведений, может быть использовано для самообразования.
2404000000 - 006 УДК 004.438 Turbo Pascal (075)
П без объявл.
0 1 0 ( 0 1 ) - 2 0 1 0 ББК 32.973.26–018.1я72
ISBN 978-5-279-03466-6 © Попов В.Б., 2010
ISBN 978-5-16-004257-2 © Издательство «Финансы и статистика», 2010
ПРЕДИСЛОВИЕ
Уважаемый читатель, эта книга представляет собой курс по изучению одно-
го из популярных языков программирования – Pascal. В ней последовательно
излагаются основные принципы структурного программирования, языка про-
граммирования Pascal, объектно-ориентированного программирования, при
этом большое внимание уделяется использованию при разработке программ
интегрированной среды программирования Turbo Pascal.
Во введении рассматриваются эволюция и направления развития языков
программирования, интегрированная среда программирования.
Из главы 1 вы узнаете, что такое компьютерная программа, каково назна-
чение языков программирования, а также научитесь использовать интегриро-
ванную среду программирования Turbo Pascal для редактировния, компиляции
и отладки программы.
В главе 2 вы познакомитесь с алфавитом и словарем языка Pascal, методами
описания синтаксических конструкций языка программирования, структурой
Pascal-программы.
В главе 3 вы получите сведения о типах данных в языке Pascal, узнаете,
как правильно записывать различные выражения, организовывать ввод данных
и вывод результатов работы.
Познакомившись с главой 4, вы научитесь использовать операторы языка
Pascal для записи линейных, разветвляющихся и циклических алгоритмов, а
также узнаете порядок тестирования и отладки программ.
Материал главы 5 посвящен изучению структурного подхода к разработке
алгоритмов и программ. Изучив эту главу, вы научитесь практически исполь-
зовать процедуры и функции языка Pascal.
В главах 6–9 вы познакомитесь с описанием структурированных типов
данных: строк, массивов, множеств, записей, файлов и научитесь практически
использовать процедуры и функции их обработки.
В главе 10 описываются динамические структуры данных, средства их
обработки, вы научитесь рационально использовать память компьютера, ис-
пользуя динамические переменные.
В конце книги дается словарь терминов. Материалы, представленные в
приложении, познакомят вас c меню интегрированной среды программирова-
ния Турбо Pascal 7.0.
Материал каждой главы содержит большое количество подробно разобран-
ных примеров программ. Все приведенные примеры программ можно найти
в Интернете по адресу: http://www.vb-popov.narod.ru.
Несколько слов о том, как пользоваться этой книгой.
Каждая глава книги является самостоятельным разделом, поэтому при изу-
чении учебного материала возможны различные подходы. Начинающим про-
4 Предисловие
граммистам рекомендуем внимательно изучить теоретический материал и затем
перейти к последовательному изучению остальных частей книги с выполнением
всех практических упражнений. Читателям, которые знают теоретический ма-
териал, рекомендуется повторить синтаксические описания (структур данных,
операторов, процедур и функций), проверить прочность знания, ответив на
контрольные вопросы в конце глав, а затем перейти к выполнению заданий
практической части.
В конце каждой главы подводятся итоги того, чему вы научились, а также
приводятся вопросы, которые вы можете использовать для проверки успешно-
сти усвоения теоретического материала, и даются задания для самостоятельной
работы.
Очевидно, что данное пособие не может охватить все детали использования
среды программирования Turbo Pascal 7.0, поэтому в конце книги приводится
список литературы и ссылок на информационные ресурсы в Интернете, которые
могут расширить ваши знания по программированию.
Выражаю глубокую признательность всем коллегам, которые помогли вы-
ходу этой книги. Все замечания и пожелания по поводу данной книги будут
приняты автором с благодарностью по адресу: [email protected].
ВВЕДЕНИЕ
Языки программирования претерпели большие изменения с тех пор, как
в 1940 гг. началось их использование. Первые языки программирования были
очень примитивными и мало чем отличались от формализованных упорядо-
чений двоичных чисел (единиц и нулей), понятных компьютеру. Их называют
языками программирования низкого уровня. Использование таких языков было
крайне неудобно с точки зрения программиста, так как он должен был знать
числовые коды всех машинных команд и собственноручно распределять память
под команды программы и данные.
Чтобы упростить общение человека с компьютером, были разработаны язы-
ки программирования типа Ассемблер (assemblylanguage), в которых переменные
величины стали изображаться символическими именами, а числовые коды опера-
ций были заменены на мнемонические (словесные) обозначения, которые легче
запомнить. В результате язык программирования приблизился к человече скому
языку, но удалился от языка машинных команд. Поэтому, чтобы компьютер мог
работать на языке Ассемблера, понадобился транслятор — программа, перево-
дящая текст программы на Ассемблере в эквивалентные машинные команды.
Языки типа Ассемблер являются машинно-ориентированными, потому что они
настроены на структуру машинных команд конкретного компьютера. Разные
компьютеры с разными типами процессоров имеют разный Ассемблер.
В 1950-х гг. в связи с широким применением компьютеров в различных
областях науки и техники возникла серьезная проблема: простые пользователи
не могли работать с компьютером из-за сложности языков программирования,
а профессиональные программисты были не в состоянии обслужить огромное
количество пользователей. Решением данной проблемы стало создание языков
программирования высокого уровня, форма записи программ на которых по
сравнению с Ассемблером и машинными языками ближе к традиционной ма-
тематической форме и разговорному языку. Важным преимуществом языков
программирования высокого уровня является машинная независимость, поэтому
одна и та же программа на таком языке может быть выполнена на компьютерах
различных типов, оснащенных соответствующим транслятором. К недостаткам
программ, написанных на языках высокого уровня, относятся большой объем
занимаемой памяти и более медленное выполнение, чем у программ на машин-
ных языках или языках Ассемблера. Первыми популярными языками высокого
уровня, появившимися в 1950-х гг., были Фортран, Кобол и Алгол.
В 1960-1970-х гг. разработано огромное количество новых языков про-
граммирования. В 1965 г. появились два новых важных языка. Для обучения
программированию был разработан язык, который являлся упрощенной версией
Фортрана и получил название Бейсик (Beginner's All-purpose Simbolic Instruction
Code — многоцелевой код символических команд для начинающих). Бейсик
6 Введение
предоставил пользователю разнообразные средства для диалога с компьютером
во время выполнения программы. Вторым языком, появившемся в 1965 г., был
ПЛ/1 (Programming Language 1 — язык программирования 1). При его созда-
нии преследовалась цель создать язык, сочетающий в себе лучшие свойства
Алгола, Кобола и Фортрана и в конечном итоге заменяющий своих предшест-
венников. Однако этого не произошло в связи с тем, что ПЛ/1 не проявил
тех преимуществ, которые оправдали бы переход к нему. К тому же большое
количество средств и разнообразие операторов ПЛ/1 привели к сложности
в его изучении.
В 1971 г. профессор Н. Вирт из Института информатики Швейцарской
высшей политехнической школы в Цюрихе разработал новый язык, получивший
название «Паскаль» (в честь математика XVII в. Блеза Паскаля). Язык Паскаль
основан на Алголе и создавался как учебный язык, в нем строго соблюдена
структурная линия программирования. В силу своих достоинств Паскаль послу-
жил источником для создания многих современных языков программирования,
таких, как Ада, Си и Модула-2.
Большую популярность приобрел язык Си, который первоначально был
разработан для компьютеров, использующих операционную систему UNIX.
Он является относительно простым языком, в нем нет операций над символь-
ными строками и списками, но в отличие от Паскаля в нем заложены воз-
можности непосредственного обращения к некоторым машинным командам,
к определенным участкам памяти компьютера. Си широко используется как
инструментальный язык для разработки операционных систем, трансляторов,
баз данных, а также других системных и прикладных программ.
В развитии языков программирования выделяются два основных направ-
ления: процедурное и непроцедурное. В процедурных языках программа явно
описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается
способом получения его при помощи некоторой процедуры — определенной
последовательности дей ствий. Основными средствами, применяемыми в этих
языках, являются величины (в том числе и табличные) присваивания, циклы,
процедуры. При построении процедурной программы необходимо ясно пред-
ставлять, какие действия и в какой последовательности будут производиться
при ее выполнении. Среди процедурных языков можно, в свою очередь, вы-
делить структурные и операционные языки. В структурных языках одним
оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы.
В операционных языках для этого используются несколько операций. Широкое
распространение получили среди структурных языков: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1,
среди операционных языков — Фортран, Бейсик, Фокал.
Непроцедурное (декларативное) программирование появилось в начале
1970-х гг., но его развитие началось в 1980-е гг. в связи с проектом по созда-
нию компьютеров пятого поколения, целью которого явилась подготовка почвы
для создания интеллектуальных машин. К непроцедурному программированию
относятся функциональные и логические языки. В функциональных языках про-
грамма описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается
как композиция других, более простых, те в свою очередь разбиваются на еще
Введение 7
более простые, и т. д. Один из основных элементов в функциональных языках —
рекурсия, т.е. вычисление значения функции через значение этой же функции от
других элементов. Наиболее распространенными среди функциональных языков
являются Лисп и Рефал. Лисп, являющийся языком обработки списков, давно и
активно применяется в системах искусственного интеллекта. Рефал, построенный
на алгоритмах Маркова, удобен для обработки текстов и является единственным
из распространенных в мире языков программирования, разработанным в на-
шей стране. Промежуточное положение занимает язык Лого, который содержит
средства и процедурного, и функционального программирования. На начальном
уровне он похож на классический процедурный язык, а при решении сложных
задач обработки данных на первый план выходят функциональные методы.
Функциональная программа, как и процедурная, описывает действия, кото-
рые надо совершить для достижения результата (вызов функции — это тоже
действие), но ее построение требует скорее математического, чем алгоритми-
ческого мышления.
В логической традиции программа вообще не описывает действий. Она за-
дает данные и соотношения между ними. После этого можно задавать вопросы.
Машина перебирает известные (заданные в программе) данные и находит ответ
на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается
самим языком. Классическим языком логического программирования считается
Пролог (programing language), хотя он и содержит некоторые средства управле-
ния перебором, т. е. процедурные элементы. Построение логической програм-
мы вообще не требует алгоритмического мышления. Здесь нет динамики, нет
описания действий, программа описывает статические отношения объектов, а
динамика находится в механизме перебора и скрыта от программиста.
Можно выделить еще один класс языков программирования — объектно-
ориентированные языки сверхвысокого уровня. На таких языках не описывают
подробной последовательности действий для решения задачи, хотя они содержат
элементы процедурного программирования. Объектно-ориентированные языки,
благодаря богатому пользовательскому интерфейсу, предлагают человеку решить
задачу в удобной для него форме. Примером такого языка может служить язык
программирования визуального общения Smalltak. Трудно провести четкую гра-
ницу между системами программирования сверхвысокого уровня и прикладным
программным обеспечением. Как те, так и другие системы позволяют работать
с ними неквалифицированному пользователю, не являющемуся программистом.
Трудоемкость создания сложных компьютерных программ и разнообразие
средств, используемых в процессе разработки программы для написания кода,
компиляции и отладки, привело в 1980-х гг. XX в. к осознанию необходимости
интеграции этих средств. В те годы фирма Borland International, Inc. (США)
разработала систему Турбо Паскаль, которую называют интегрированной
(integration — объединение отдельных элементов в единое целое) средой про-
граммирования, так как она объединяет в себе возможности ранее разрознен-
ных средств, используемых при разработке программ: редактора текстов, ком-
пилятора, компоновщика и отладчика. Часто ее кратко называют IDE (Integrated
Development Environment — интегрированная среда разработки).
8 Введение
В конце XX в. стандартом интерфейса пользователя компьютерных про-
грамм становится графический интерфейс (GUI).
Примечание. GUI (graphical user interface) — графический интерфейс пользователя, ис-
пользующий окна (windows), значки (icons) и мышь (mouse). Взаимодействие пользователя
с программой средствами GUI основано на интуитивно понятных принципах, что обеспе-
чивает продуктивное использование компьютера даже неподготовленным пользователем.
GUI предлагает более сложное и дружелюбное окружение пользователя,
чем командно-управляемый интерфейс DOS. Однако при разработке приложе-
ний c GUI возникали большие трудности программирования, потому что для
отображения объектов интерфейса пользователя (меню, окон, кнопок и т. п.)
требовалось написание фрагмента кода программы, создающего и настраива-
ющего объект «по месту». Увидеть же закодированные объекты можно было
только в ходе исполнения программы. При таком подходе достижение того,
чтобы объекты выглядели и вели себя заданным образом, было утомительным
процессом, требующим неоднократных исправлений кода с последующим за-
пуском программы и просмотром полученного результата.
С целью преодоления трудностей на этапе создания интерфейса пользова-
теля в конце XX в. широкое распространение получило визуальное програм-
мирование. Средства визуального программирования предоставляют програм-
мисту возможность наглядным образом конструировать интерфейс, изображая
объекты интерфейса на экране на этапе конструирования элементов интерфейса
программы с автоматической генерацией соответствующего кода. После того,
как объект помещен в форму среды визуального программирования, все его
атрибуты сразу отображаются в виде кода, который соответствует объекту
как единице, исполняемой в ходе работы программы. Благодаря средствам
визуальной разработки можно работать с объектами, держа их перед глазами
и получая результаты практически сразу. Способность видеть объекты такими,
какими они появляются в ходе исполнения программы, снимает необходимость
проведения множества операций вручную.
Одним из популярных средств разработки приложений с использованием
методов визуального программирования является среда программирования
Delphi. Язык, на котором разрабатываются приложения в Delphi, — это Object
Pascal. С одной стороны, это прежний Pascal, поскольку все его основные
конструкции сохранены. С другой стороны, важнейшая составная часть язы-
ка, модель объектов, подверглась коренному преобразованию. Причем Delphi,
начиная с 4-й версии, наряду с приложениями, использующими графический
пользовательский интерфейс, позволяет создавать консольные приложения.
Примечание. Консольные приложения — это особый вид Windows-приложений. Такое
приложение имеет полный доступ к функциям Win API, но не имеет графического ин-
терфейса и выполняется в текстовом режиме.
Язык Delphi будет подробно описан в новой книге.
ГЛАВА 1
Среда программирования
Turbo Pascal
В этой главе вы узнаете, что такое компьютерная программа, каково назна-
чение языков программирования, а также научитесь использовать интегриро-
ванную среду программирования Turbo Pascal для редактирования, компиляции
и отладки программы.
После изучения главы вы будете знать:
● Что такое компьютерная программа.
● Назначение языков программирования.
● Назначение и виды трансляторов.
● Порядок использования интегрированной среды Turbo Pascal при создании и отладке
программ.
● Порядок использования справочной системы Turbo Pascal.
Компьютерная программа
Для того чтобы компьютер выполнил какую-либо работу, необходимо со-
ставить для него упорядоченную последовательность команд (инструкций) –
компьютерную программу. Для записи компьютерных программ используются
языки программирования.
Язык программирования Pascal
Язык программирования Pascal был разработан в 1968–1971 гг. Никлаусом
Виртом. Он был назван в честь выдающегося французского математика и фи-
лософа Блеза Паскаля (1623–1662) и первоначально создавался для обучения
программированию как систематической дисциплине, однако вскоре стал широко
использоваться в профессиональном программировании.
Популярности языка Pascal у программистов способствовали следующие фак торы.
1. Благодаря своей компактности и удачному первоначальному описанию
Pascal оказался довольно легким для изучения.
2. Pascal отражает фундаментальные и наиболее важные концепции (идеи)
алгоритмов в очевидной и легко воспринимаемой форме, что предоставляет
программисту средства, помогающие проектировать программы.
3. Язык позволяет четко реализовать идеи структурного программирования
и структурной организации данных.
10 Глава 1
4. Pascal сыграл большую роль в развитии методов аналитического дока-
зательства правильности программ и позволил реально перейти от методов
отладки программ к системам автоматической проверки правильности про-
грамм.
5. Применение языка Pascal позволило значительно поднять планку надеж-
ности разрабатываемых программ за счет требований языка к описанию исполь-
зуемых в программе переменных, проверки согласованности программы при
компиляции без ее выполнения.
6. Использование в языке Pascal простых и гибких структур управления:
ветвлений и циклов.
Трансляторы
Поскольку текст записанной на языке Pascal программы непонятен компью-
теру, требуется перевести его на машинный язык. Такой перевод программы с
языка программирования на язык машинных кодов называется трансляцией
(translation, англ. – перевод), а выполняется он специальными программами –
трансляторами.
Существует три вида трансляторов: интерпретаторы, компиляторы и ас-
семблеры.
Интерпретатором называется транслятор, производящий пооператорную
(покомандную) обработку и выполнение исходного кода программы.
Компилятор преобразует (транслирует) всю программу в модуль на ма-
шинном языке, после чего программа записывается в память компьютера и
лишь потом исполняется.
Ассемблеры переводят программу, записанную на языке ассемблера (авто-
кода), в программу на машинном языке.
Любой транслятор решает следующие основные задачи:
1) анализирует транслируемую программу, в частности, определяет, содер-
жит ли она синтаксические ошибки;
2) генерирует выходную программу (ее часто называют объектной или
рабочей) на языке машинных команд (в некоторых случаях транслятор гене-
рирует выходную программу на промежуточном языке, например на языке
ассемблера);
3) распределяет память для объектной программы (в простейшем случае
это заключается в назначении каждому фрагменту программы: переменным,
константам, массивам и другим объектам адресов памяти).
Интегрированная среда
программирования Turbo Pascal 7.0
Для повышения качества и скорости разработки программ в середине
80-х гг. XX в. была создана система программирования Turbo Pascal. Слово
«Turbo» в названии системы программирования – это отражение торговой
марки фирмы-разработчика Borland International, Inc. (США). Систему програм-