Основные понятия языка программирования Турбо Паскаль
План
- Некоторые сведения о системе программирования Турбо Паскаль.
- Структура программы на Паскале.
- Элементы языка Турбо Паскаль.
- Арифметические операции и выражения.
- Стандартные функции.
- Оператор присваивания.
1. Некоторые сведения о системе программирования Турбо Паскаль
Язык Паскаль был разработан в 1971 году Никласом Виртом первоначально для целей обучения программированию. В настоящее время он получил широкое распространение по ряду объективных причин.
Во-первых, по своей идеологии Паскаль наиболее близок к современной методике и технологии программирования. В частности, он достаточно полно отражает идеи структурного программирования, что довольно хорошо видно даже из основных управляющих структур языка.
Во-вторых, Паскаль хорошо приспособлен для применения технологии разработки программ сверху-вниз (пошаговой детализации).
В-третьих, Паскаль содержит большое разнообразие различных структур данных, что обеспечивает простоту алгоритмов, а следовательно снижение трудоемкости при разработке программ.
Система программирования Turbo Pascal предназначена для выполнения этапов решения задачи на алгоритмическом языке Паскаль и включает в себя три главные компоненты: 1) редактор текстов; 2) компилятор; 3) исполнительную систему.
С помощью встроенного в систему текстового редактора можно формировать в памяти любые тексты, не только программы на Паскале. В частности, это могут быть исходные данные решаемой задачи в текстовой форме. Текст программы, созданный редактором, можно сохранить на диске в виде файла с именем следующего формата <имя файла>.раs, где pas — это стандартное расширение имени файла, созданного системным редактором. Имя файла задается пользователем.
Компиляция – это процесс перевода программы на язык машинных команд. Компилятор переводит программу с языка Паскаль на язык машинных команд. При этом проверяется соответствие программы правилам языка программирования (синтаксический и семантический контроль). При обнаружении ошибки компьютер выдает сообщение о ней пользователю и прекращает работу. В результате компиляции Turbo Pascal создает исполняемый файл с тем же именем, что и файл, содержащий программу, но с расширением ехе. Впоследствии этот файл может быть выполнен, как любой другой исполняемый файл.
Выполнение программы остается под контролем исполнительной системы. Она, в частности, помогает обнаружить ошибку в программе, если при исполнении произошел сбой. Пользователю сообщается причина сбоя и указывается место, где он случился в Паскаль-программе, происходит автоматический возврат в режим редактирования.
Turbo Pascal позволяет редактировать, компилировать, компоновать и выполнять Паскаль-программы. При этом пользователю предоставляется высокая скорость компиляции, удобство работы с компьютером и мощная библиотека процедур и функций.
- Структура программы на Паскале
Программа на Паскале в общем случае состоит из нескольких файлов. Один из них содержит главную программу, а остальные – модули. Главная программа состоит из заголовка, блока и заканчивается точкой — признаком конца программы. В свою очередь, блок содержит разделы описаний и раздел операторов. В общем случае «скелет» программы можно представить следующим образом:
{ Спецификация программы }
program <имя программы> (заголовок программы);
uses (раздел объявления модулей);
label (раздел объявления меток);
const (раздел объявления констант);
type (раздел объявления типов);
var (раздел объявления переменных);
procedure (function) (раздел объявления подпрограмм: процедур или функций);
begin
<операторы > (раздел операторов, обязательная часть);
end.
Все указанные разделы отделяются друг от друга точкой с запятой.
Раздел операторов должен обязательно присутствовать в любой программе и является основным. Предшествующие разделы носят характер описаний и не обязательно содержаться в программе.
Заголовок программы состоит из зарезервированного слова program и имени программы (со списком параметров, заключенных в круглые скобки). Завершается заголовок точкой с запятой.
В Turbo Pascal имеются особенности в структуре программы. Так, заголовок программы необязателен и игнорируется компилятором. Порядок размещения разделов произвольный, можно создавать несколько одинаковых разделов. Единственное правило, которое необходимо выдерживать, – в любом месте программы можно использовать лишь элементы (метки, типы, константы, переменные, подпрограммы и т. д.), которые были определены ранее по тексту программы или являются предопределенными элементами языка. Исключением из этого правила может быть лишь определение типа-указателя через неопределенный до этого тип. Однако этот тип в дальнейшем должен быть обязательно определен.
Операторы в разделе операторов отделяются друг от друга точкой с запятой. Перед end точка с запятой не ставится, однако ее наличие не является ошибкой, а лишь означает присутствие между последним исполняемым оператором и служебным словом end еще одного оператора – пустого оператора. Заканчивается программа словом end, после которого обязательно ставится точка.
В начале программы необходимо располагать ее спецификацию – комментарий в фигурных скобках, содержащий назначение программы, данные о программисте, дату создания программы.
Язык программирования Паскаль является языком структурного программирования. В нем есть все необходимые управляющие конструкции для структурного построения программы. Наглядность такому построению придает структуризация внешнего вида текста программы. Основной используемый для этого прием — сдвиги строк, которые должны подчиняться следующим правилам:
– конструкции одного уровня вложенности записываются на одном вертикальном уровне (начинаются с одной позиции в строке);
– вложенная конструкция записывается смещенной по строке на несколько позиций вправо относительно внешней для нее конструкции.
- Элементы языка Турбо Паскаль
Алфавит языка состоит из множества символов, включающих:
– Латинские буквы: от A до Z (прописные) и от а до z. (строчные);
– Знак подчеркивания _;
– Цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;
– Специальные символы: + — * / (знаки арифметических операций), = <> <= >= (операции отношения), : = (операции присваивания), [ ] . , ( ) : ; { } ^ @ $ # ‘ (ограничители). К спецсимволам относятся служебные слова, смысл которых определен однозначно (begin, end, for, div и т.д.).
– Пробел — символ пробела (ASCI1-32) и все управляющие символы кода ASCII (от 0 до 31).
Идентификаторы. Идентификатором называется символическое имя определенного программного объекта. Такими объектами являются имена констант, переменных, типов данных, процедур и функций, программ. Идентификатор — это любая последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы. В Турбо Паскале к буквам приравнивается также знак подчеркивания. Строчные и прописные буквы в идентификаторах и служебных словах не различаются. Например: max, MAX, MaX и mAx — одно и то же имя. Длина идентификатора может быть произвольной, но значащими являются только первые 63 символа.
Комментарии. Конструкции, заключенные в фигурные скобки {} или в скобки вида (* *) являются комментариями, могут занимать несколько строк и игнорируются компилятором.
Строка, начинающаяся с символов {$ или (*$, является директивой компилятора. За этими символами следует мнемоника команды компилятора. Буквы русского алфавита употребляются только в комментариях, в литерных и текстовых константах.
- Арифметические операции и выражения
Знаки операций предназначены для обозначения тех или иных арифметических, логических или других действий. Они бывают двух типов: состоящие из небуквенных символов (например, +, -, * и т.д.) и буквенные операции (например, not, mod, div и т. д.), представляющие собой зарезервированные слова. Операции над данными делятся на унарные (применимые к одному операнду) и бинарные (применимые к двум операндам). Приведем примеры бинарных арифметических операций (в таблице буква I обозначает целые типы, R — вещественные типы):
| Знак | Выражение | Типы операндов | Тип результата | Операция |
| + | А+В | R,R I,I I,R; R,I | R I R | Сложение |
| – | А-В | R,R I,I I,R; R,I | R I R | Вычитание |
| * | А*В | R,R I,I I,R; R,I | R I R | Умножение |
| / | А/В | R,R I,I I,R; R,I | R R R | Вещественное деление |
| Div | A div B | I, I | I | Целое деление |
| Mod | A mod B | I, I | I | Остаток от деления |
Арифметическое выражение задает порядок выполнения действий над числовыми величинами. Арифметические выражения содержат арифметические операции, функции, операнды, круглые скобки. Одна константа или одна переменная — простейшая форма арифметического выражения.
Порядок выполнения операций в арифметическом выражении подчиняется трем правилам:
- Правилу скобок. Оно гласит, что первыми выполняются операции в скобках. Если имеется несколько пар вложенных скобок, вычисления начинаются с самых внутренних скобок.
- Правилу учета приоритета операций: вначале вычисляются значения функций, затем выполняются операции умножения и деления и в последнюю очередь – операции сложения и вычитания.
- Правилу следования: операции одинакового старшинства (приоритета) выполняются слева направо в порядке их следования.
Пример. Цифрами сверху указан порядок выполнения операций:
Выражение имеет целый тип, если в результате его вычисления получается величина целого типа. Выражение имеет вещественный тип, если результатом его вычисления является вещественная величина.
- Стандартные функции
В качестве операндов в выражении, кроме констант и переменных, можно использовать стандартные функции. Аргументы функций обязательно заключаются в круглые скобки. Приоритет выполнения функции выше, чем приоритет выполнения арифметических операций. Рассмотрим стандартные функции Турбо Паскаля (в таблице буква I обозначает целые типы, R — вещественные типы):
| Обращение | Тип аргумента | Тип результата | Тип действия |
| pi | – | R | Число π |
| abs(x) | I, R | I, R | Модуль (абсолютная величина) числа х |
| sqr(x) | I, R | I, R | Квадрат х |
| sqrt(x) | I, R | R | Корень квадратный из х (х≥0) |
| sin(x) | I, R | R | Синус х (х в радианах) |
| cos(x) | I, R | R | Косинус х (х в радианах) |
| arctan(x) | I, R | R | Арктангенс х (результат в радианах) |
| exp(x) | I, R | R | Экспонента е в степени х (е≈2,71828) |
| ln(x) | I, R | R | Натуральный логарифм х (x>0) |
| trunc(x) | R | I | Целая часть х |
| int(x) | I, R | R | Целая часть х |
| round(x) | R | I | Округление х до ближайшего целого |
| frac(x) | I, R | R | Дробная часть х |
| random | – | I | Случайное число [0,1) |
| random(x) | I | R | Случайное число [0,х) |
| dec(x,[n]) | I | I | Уменьшение х на n, при отсутствии n – на 1 |
| inc(x,[n]) | I | I | Увеличение х на n, при отсутствии n – на 1 |
| odd(x) | Longint | Boolean | true, если значение x нечетное; false, если x четное |
| ord(x) | любой порядковый | Longint | Порядковый номер значения х в его типе. Если х – символ, то функция возвращает код символа |
| pred(x) | любой порядковый | тот же, что для x | Предыдущее относительно х значение в его типе |
| succ(x) | любой порядковый | тот же, что для x | Следующее относительно х значение в его типе |
| chr(x) | Byte | Char | Определяет символ с указанным кодом (х – число, определяющее код символа) |
Турбо Паскале не содержит некоторые часто используемые математические функции, поэтому при их вычислении используют эквивалентные математические формулы:
| Функция | Эквивалентная математическая формула | Запись в программе |
| ax | exp(x*ln(a)) | |
| tg(x) | sin(x)/cos(x) | |
| arcsin(x) | arctan(x/sqrt(1-x*x)) | |
| arccos(x) | arctan(sqrt(1-x*x)/x) | |
| logax | ln(x)/ln(a) |
При возведении в небольшую целую степень вместо операции возведения в степень рекомендуется использовать операцию умножения, поскольку возведение в степень выполняется на несколько порядков дольше умножения и не позволяет обрабатывать отрицательные аргументы.
- Оператор присваивания
Значение переменной может быть задано или изменено с помощью оператора присваивания, который имеет вид:
<имя>:=<выражение>;
где <имя> – это имя переменной или функции;
:= – знак операции присваивания.
Оператор присваивания позволяет заменить текущее значение переменной, стоящей слева от знака присваивания, новым значением, задаваемым выражением, стоящим справа.
С правой стороны располагается выражение, которое после вычисления дает некоторое значение. С левой стороны указывается имя переменной, которой это значение присваивается. Данное обстоятельство позволяет использовать с левой и правой стороны знака присваивания имя одной и той же переменной. Пусть, например, имеются следующие операторы:
Var
х, а : real;
. . . . .
х:=2.5;
а:=1.25;
х:=х+а;
После выполнения этих операторов переменная х будет иметь значение 3.75, так как первоначально произойдет вычисление выражения х + а в виде сложения двух констант: 2.5+ 1.25 = 3.75, а затем это значение присваивается переменной х (предыдущее значение х, равное 2.5, заменится новым – 3.75). Следует обратить внимание на следующее правило: типы переменной и выражения должны быть одинаковыми. Исключение составляет случай, когда выражение имеет целый тип, а переменная — вещественный.
