Основы технологии разработки программ. Этапы разработки программ

        Цикл "до" (цикл с постусловием):

        Исполнение цикла начинается с  выполнения действия. Таким образом  тело цикла будет реализовано  хотя бы один раз. После этого происходит проверка условия. Поэтому цикл "до" называют циклом с постусловием. Если условие не выполняется, то происходит возврат к выполнению действий. Если условие истинно, то осуществляется выход из цикла. Таким образом  условие цикла "до" - это условие  выхода. Для предотвращения зацикливания необходимо предусмотреть действия, приводящие к истинности условия.

       Цикл  с параметром, или цикл со счетчиком, или арифметический цикл – это цикл с заранее известным числом повторов. 

       В блоке модификации указывается  закон изменения переменной параметра  цикла X.

       Xo - начальное значение параметра, h – шаг, Xn - последнее значение параметра. 

        Для создания циклов с параметром необходимо использовать правила:

6. Параметр цикла X, его начальное X₀ и конечное значения X_n и шаг h изменения параметра цикла должны быть одного типа
7. Запрещено изменять в теле цикла начальное и конечное значения, а также текущее значение параметра цикла.
8. Запрещено входить в цикл минуя его начала.
9. Если начальное значение больше конечного, то шаг - число отрицательное
10. Из цикла можно выйти принудительно не закончив его, тогда переменная параметра цикла сохраняет свое последнее значение.

 

       Рассмотрим  пример:

       Требуется вычислить значения функции  , для a принимающим значения от 0 до 2π с шагом π/10, при любом допустимом значении  
 

       (r= …).

         
 

         
 

       Реальные  алгоритмы и вычислительные процессы представляют собой совокупность всех рассмотренных базовых структур: цикл с разветвлением, цикл в цикле  и другие.

       30. МОДУЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ. ОПИСАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  ПОДПРОГРАММ-ПРОЦЕДУР. ФОРМАЛЬНЫЕ И ФАКТИЧЕСКИЕ  ПАРАМЕТРЫ. ОБЛАСТЬ  ДЕЙСТВИЯ ИМЕН  ПЕРЕМЕННЫХ И МЕТОК.  СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ  ДАННЫХ МЕЖДУ ПРОГРАММНЫМИ  ЕДИНИЦАМИ. ПРИМЕРЫ.

       Модульное программирование

       Большие программы обычно разрабатывают  и отлаживают по частям. Целесообразно  при этом, каждая такая часть, называемая подпрограммой, была оформлена так, чтобы ее можно было использовать при решении аналогичной подзадачи  в той же программе или даже при решении других задач.

       Подпрограмма - это отдельная функционально независимая часть программы. Любая подпрограмма обладает той же структурой, которой обладает и вся программа.

       Подпрограммы  решают три важные задачи:

• избавляют от необходимости многократно повторять в тексте программы аналогичные фрагменты;
• улучшают структуру программы, облегчая ее понимание;
• повышают устойчивость к ошибкам программирования и непредвидимым последствиям при модификациях программы.

       Вызов подпрограммы происходит при каждом употреблении ее имени в основной (или вызывающей) программе. При вызове подпрограммы выполнение основной программы  приостанавливается, и управление передается в подпрограмму, где выполняются  команды, заданные в ней. Подпрограмма завершается, если выполнены все  ее процедуры до завершающего слова End или по специальной команде  выхода из подпрограммы Exit. По окончании  работы подпрограммы управление возвращается основной программе, иначе говоря, к  первой команде, следующей за обращением к этой подпрограмме.

       В языке Паскаль выделяют два вида подпрограмм: процедуры (Procedure) и функции (Function). Любая программа может  содержать несколько процедур и  функций. Структура любой подпрограммы аналогична структуре всей программы. Подпрограмма должна быть описана до того, как будет использована в программе или другой подпрограмме.

       Процедуры и функции объявляются в разделе  описания вслед за разделом переменных.Тогда  общая структура программы выглядит так:

       Выполнение  программы начинается с операторов основной программы. При необходимости  вызывается подпрограмма и начинают действовать её операторы. Затем  управление передаётся в основную программу, которая продолжает выполняться.

       Обращение к подпрограмме - переход к выполнению подпрограммы с заданием информации, необходимой для ее выполнения и  возврата.

       Подпрограмма  вызывается по своему имени с указанием  необходимых параметров.

       Если  говорить о плюсах использования  в программировании подпрограмм, то можно назвать следующие:

1. Программы с использованием подпрограмм позволяют реализовать один из самых прогрессивных методов программирования - структурное программирование.
2. Программа становится более читаемой.
3. Экономия памяти, которая получается из-за того, что память для хранения переменных, используемых в подпрограммах, выделяется только на время работы подпрограммы.

 

       Подпрограмма - процедура

             В отличие от подпрограммы – функции подпрограмма – процедура  в качестве результата может возвращать несколько значений. Структура процедуры  имеет вид:

       Procedure имя (а₁;...;а_n);

         

        Begin 

         

         End;,

       где a₁;…a_n – список формальных параметров с указанием типа. Причем при указании типа параметра обязательно выделяют параметры, которые в ходе выполнения программы не меняют своего значения и которые могут его изменить. Если параметр меняет свое значение (обычно это результат), то перед ним ставится служебное слово Var.

             Пример. Составить подпрограмму умножения двух квадратных матриц С=А*В m-го порядка.  

       Type Matr = array [1..10, 1..10] of real;

       Var A, B, C : Matr;

       - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

       Procedure MultMat (n: integer; Mat1, Mat2:Matr; Var Mat3:Matr);

            var i.k,j : integer;

            begin

       for 1:=1 to n do

       for j:=1 to n do begin

                                Mat3[i,j]:=0.0;

                                          for k:=l to n do

                                                 Mat3[i,j]:=Mat3[i,j]+Mat1[i.k]*Маt2[k,j];

                                          end;

           end; 

       Здесь массивы Mat1 и Mat2 в ходе выполнения процедуры не меняют своих значений, поэтому для них указывается только тип. Массив Mat3 формируется в процедуре, соответственно при описании его типа перед именем ставится ключевое слово Var. Переменные i, j, k задействованы только внутри процедуры, поэтому они описаны как локальные переменные.

       Вызов процедуры осуществляется по имени, с указанием фактических параметров. Так, для рассматриваемого примера  обращение к процедуре может  выглядеть так:

       MultMat (m. A, B, С);

       Результат перемножения двух матриц располагается  в массиве С.

       Описание  процедуры служит для определения  процедуры в рамках текущей процедуры  или программы. Выполнение процедуры  начинается с оператора процедуры  и после завершения процедуры  выполнение программы продолжается с оператора, следующего непосредственно  за оператором вызова процедуры.

    Формальные  и фактические  параметры.

       Формальные  параметры подпрограммы указывают, с какими параметрами следует  обращаться к этой программе (количество примеров, их последовательность, типы). Они задаются в заголовке подпрограммы в виде списка формальных параметров, разбитого на группу формальных параметров включаются однотипные параметры одной  категории.

       Все формальные параметры можно разбить  на четыре категории:

• параметры значения (эти параметры в основной программе подпрограммой не меняются );

 
       

• параметры - переменные ( эти параметры подпрограмма может изменить в основной программе );

 
       

• параметры-константы ( используются только в версии 7.0);

 
       

• параметры-процедуры  и параметры-функции (т.е. процедурного типа).

       Для каждого формального параметра  следует указать имя и, как  правило, тип, а в случае параметра-переменной или параметра-константы - его категорию. Имена параметров могут быть любыми, в том числе и совпадать  с именами объектов программы. Необходимо лишь помнить, что в этом случае параметр основной программы с таким именем становится недостурным для непосредственного  использования подпрограммой. Тип  формального параметра может  быть практически любым, однако в  заголовке подпрограммы нельзя вводить  новый тип. Например, нельзя писать

       Чтобы правильно записать этот заголовок, следует в основной программе  ввести тип-массив, а затем использовать его в заголовке:

       При обращении к подпрограмме формальные параметры заменяют на соответствующие  фактические вызывающей программой или подпрограммы.

       Список  формальных параметров содержит входные (которые должны быть известны для  этой задачи – заменяются по значению) и выходные (заменяются по наименованию) результаты подпрограммы.

       В качестве формальных типов могут  быть простые переменные и имена  массивов, в теле программы –  это может быть обращение к  процедуре, осуществляемый следующим образом:

       -

       Фактические параметры – простые переменные, числовые константы, арифметические выражения, логические выражения, переменные с  индексами, элементы массивов. Основные требования: 1) количество формальных и  фактических параметров в программе  должно быть одинаково; 2) должен соблюдаться  порядок следования параметров; 3) должны соблюдаться типы формальных и фактических  величин.

       Имена формальных и фактических параметров могут совпадать, могут и не совпадать.

ПРИМЕР. Написать программу, состоящую из трех подпрограмм и основной программы. Подпрограммы должны организовывать ввод чисел, вычисление их суммы и вывод результата.