Основы технологии разработки программ. Этапы разработки программ

       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 - функция

      Подпрограммы - функции описываются вслед за разделом описания глобальных переменных и располагаются перед группой  операторов основной программы. Функция  состоит из заголовка, описания локальных  переменных и тела (группы операторов). Общий вид подпрограммы - функции  таков:

   Function имя (а₁;...;а_n): тип результата;

     

    Begin 

     

     End;,

где а₁;...;a_n - список формальных параметров с указанием типа.

      Функция передает в вызывающую программу  единственное значение (результат) через  свое имя. Тип передаваемого значения результата определяется в заголовке  функции. В тексте подпрограммы - функции  имени функции обязательно должно быть присвоено рассчитанное значение результата, т.е. имя функции должно хотя бы один раз присутствовать в левой части оператора присваивания.

      Список  формальных параметров и раздел описания локальных меток и переменных могут отсутствовать. В этом случае в тексте подпрограммы -функции используются глобальные параметры, описанные в  основной программе. При наличии формальных параметров и локальных переменных их тип должен быть определен.

      Пример  А. Оформить в виде подпрограммы - функции алгоритм возведения в целочисленную степень у=хⁿ.

      Function rez1 (n:integer; x:real) : real;

      var i:integer;

      begin

         rez1:=1;

         for i:=1 to n do

            rez1:=rez1*x;

      end;  

      Пример  Б. Оформить в виде подпрограммы - функции алгоритм возведения вещественного числа в вещественную степень y=a^x.

      Function rez2(x:real; a:real) : real;

          begin

             Rez2:=exp(x*ln(a));

               end;  

   В примере Б подстепенное выражение не может принимать отрицательное значение или быть равным нулю. В примере А может быть и отрицательным.

   Переменные  n, x, i примера A определены только в теле подпрограммы -функции. Вне тела функции они не определены, т.е. не существуют. Аналогичными переменными являются параметры а, х в примере Б.

   Обращение к подпрограмме-функции осуществляется по имени функции с указанием в скобках вместо формальных параметров фактических. Причем имена формальных и фактических параметров могут и не совпадать, но их последовательность, количество и тип должны обязательно соответствовать друг другу. Так, обращение к функции rez2 примера Б может быть таким:                                                    

     у:=а*rez2(n,х);,

что соответствует  решению задачи у=а*хⁿ. Здесь переменная n обязательно должна быть описана как переменная вещественного типа.

   В примере Б переменные х и а являются формальными параметрами - переменные, формально присутствующие в подпрограмме и определяющие тип и место подстановки фактических значений, передаваемых из вызывающей программы. Конкретные (фактические) значения передают фактические параметры  при обращении в вызывающей программе. Так, при рассмотренном выше обращении к функции rez2 фактическими параметрами являются переменные n и x.

   Описание  функции служит для определения  той части программы, которая  выполняет определенные вычисления и передает полученный результат. Функция  выполняется сразу, как только имя  функции встречается как часть  предложения программы. 

       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:

       - записывается имя процедуры, указывается  список фактических параметров.

       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. 

       В Паскаль-программе областью действия переменной является весь блок, в котором  объявлена данная переменная, за исключением  тех внутренних блоков, в которых  эта же переменная объявлена повторно.

       35. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЯЗЫКА ПАСКАЛЬ: АЛФАВИТ, КОНСТАНТЫ, ПЕРЕМЕННЫЕ, СТАНДАРТНАЯ ФУНКЦИЯ, ВЫРАЖЕНИЯ, ПРАВИЛА ИХ ЗАПИСИ.

       Язык  ПАСКАЛЬ удовлетворяет требованиям  всех категорий пользователей: язык предоставляет возможность работать в режиме диалога, что может быть весьма полезно при обучении студентов.

       Основными понятиями любого алгоритмического языка в том числе и Паскаль  являются:

• Алфавит (символы).
• Имена (идентификаторы).
• Операции (арифметические, логические).
• Данные (константы, переменные и массивы).
• Выражения.
• Операторы (команды).

       Алфавит — это фиксированный  для данного языка  набор основных символов, т.е. "букв алфавита", из которых должен состоять любой текст на этом языке — никакие другие символы в тексте не допускаются.

       Алфавит стандартного языка Паскаль содержит следующие  символы:

• - 26 букв латинского алфавита
• - арабские цифры
• - 32 буквы русского алфавита
• - специальные символы + – * / : , < > = . ‘ ; () [] {}

       Русскими  буквами поясняется текст в какой-либо конструкции языка Паскаль.

 

         К о н с т  а н т ы

          Тип констант  в  языке ПАСКАЛЬ  определяется по их виду:  константы  целого типа - это целые числа,  не содержащие десятичной точки,  константы действительного  типа - действительные числа,  логические  константы - логические значения TRUE и FALSE, символьные константы  – либо строки длиной в один  символ, либо конструкции вида #K или ^K.

          Язык ПАСКАЛЬ допускает использовать  синонимы для обозначения констант, в    этом  случае  текст   программы  содержит  раздел  описания

       констант, например: {}

       Пpимеpы  констант:

• числовые 7.5 , 12 ;
• логические True (истина), False (ложь);
• символьные (содержат ровно один символ) "А" , "+" ;
• литеpные (содержат произвольное количество символов) "a0", "Мир", "" (пустая строка).

        Пеpеменные  обозначаются именами и могут изменять свои значения в ходе выполнения пpогpаммы. Пеpеменные бывают целые, вещественные, логические, символьные и литерные и другие. Переменные бывают простые и с индексами (элемент массива).

       Массивы — последовательности однотипных элементов, число которых фиксировано и которым присвоено одно имя. Положение элемента в массиве однозначно определяется его индексами (одним, в случае одномерного массива, или несколькими, если массив многомерный). Иногда массивы называют таблицами.

        Выpажения — пpедназначаются для выполнения необходимых вычислений, состоят из констант, пеpеменных, указателей функций (напpимеp, exp(x)), объединенных знаками опеpаций.

       Выражения записываются в виде линейных последовательностей  символов (без подстрочных и надстрочных  символов, "многоэтажных" дробей и т.д.), что позволяет вводить  их в компьютер, последовательно  нажимая на соответствующие клавиши  клавиатуры.

       Различают выражения арифметические, логические и строковые.

       Арифметические  выражения служат для определения одного числового значения. Например, (1+sin(x))/2. Значение этого выражения при x=0 равно 0.5, а при x=p/2 — единице.

       Логические  выражения описывают некоторые условия, которые могут удовлетворяться или не удовлетворяться. Таким образом, логическое выражение может принимать только два значения — "истина" или "ложь" (да или нет). Рассмотрим в качестве примера логическое выражение x*x + y*y < r*r , определяющее принадлежность точки с координатами (x, y) внутренней области круга радиусом r c центром в начале координат. При x=1, y=1, r=2 значение этого выражения — "истина", а при x=2, y=2, r=1 — "ложь".