Большинство программистов считают использование в программе оператора безусловного перехода, знаком дурного тона и редко используют его. Но, не смотря на это, знать его надо, так как может оказаться, что Вы не сможете придумать альтернативного решения проблемы. Имя данного оператора Goto , смысловое значение в программе «перейти к …», а его общий вид такой:
Goto m;
m – метка, заранее заданная в разделе описания меток. Следующая программа показывает как работает оператор безусловного перехода.
|
1 |
program
goto_primer; {имя программы}
|
В этой программе нет никаких условий, но именно о них будет идти далее речь.
Условный оператор:
В Паскале проверить какую-то часть программы для определения дальнейшего пути, по которому ей следует идти, есть оператор If . В зависимости от выполнения логического условия он указывает, какой блок выполниться следующим. Существует две формы записи: полная и краткая. Вторая отличается от первой тем что в ней имеется ветвь Else (иначе).
Общий вид краткой формы:
If <условие A> Then <оператор 1>;
Общий вид полной формы:
If <условие A> Then <оператор 1>
Else <оператор 2>;
В краткой форме выполняется оператор 1 тогда, когда условие A истинно, иначе управление переходит к следующему оператору. В полной форме если условие A истинно, то выполняется оператор 1, иначе выполняется оператор 2. Следует запомнить, что перед else точка с запятой не ставится.
Пример программы с условным оператором, записанным в краткой форме:
Пример программы с условным оператором, записанным в полной форме:
В Паскале можно вкладывать один условный оператор в другой, причем делать это можно множество раз. При этом следует отметить, что каждому Then соответствует ближайшее Else .
Оператор выбора:
Когда количество альтернатив больше двух применяется оператор выбора Case . Его вид:
Case <селектор> Of
<значение селектора>: <оператор 1>;
<значение селектора>: <оператор 2>;
<значение селектора>: <оператор N>;
Else <оператор>
Если селектором оператора If было логическое выражение, то в Case им выступает переменная, которая может быть целого, перечислимого, интервального или символьного типа. В случае совпадения селектора со значения выполняется соответствующий оператор. Задать значение селектору можно тремя способами:
1) перечислением: 1, 10, 100, 1000
2) диапазоном: ‘d’..’k’
3) перечислением и диапазоном: 1..10, 20, 30, 50, 70..100
Выполнятся в операторе выбора, может только одна ветка (идущая раньше), даже когда селектор совпадает с несколькими значениями. Также, в отличие от If в Case можно ставить точку с запятой перед Else .
Рассмотрим программу, в которой условия проверяет оператор выбора.
|
1 |
program
case_primer; |
Программа проверяет селектор на соответствие его с имеющимися значениями. Если совпадений не находится, то выполняется блок Else .
Оператор безусловного перехода GoTo означает «перейти к» и применяется в случаях, когда после выполнения некоторого оператора надо выполнить не следующий по порядку, а какой-либо другой, отмеченный меткой оператор.
Формат :
GoTo <метка>;
Метка в Pascal – это произвольный идентификатор, позволяющий именовать некоторый оператор программы и таким образом ссылаться на него. В качестве метки можно использовать целое число без знака (исключение в правилах написания идентификаторов). Метка располагается непосредственно перед помечаемым оператором и отделяется от него двоеточием. Оператор можно помечать несколькими метками, которые в этом случае отделяются друг от друга двоеточием. Перед тем как появится в программе, метка должна быть описана (в разделе описания меток). За словом Label (метка) следуют имена меток, разделенные запятыми. За последним именем ставится точка с запятой. Максимальная длина метки ограничена 127 символами.
Формат : Label <имя1, имя2,... >;
<операторы>
lb2:<операторы>;
lb1: <операторы>;
<операторы>;
<операторы>
Действие оператора GoTo состоит в передаче управления соответствующему меченному оператору.
При использовании меток необходимо руководствоваться следующими правилами:
ü метка, на которую ссылается оператор GoTo, должна быть описана в разделе описаний и она обязательно должна встретиться где-нибудь в теле программы;
ü метки, описанные в процедуре (функции), локализуются в ней, поэтому передача управления извне процедуры (функции) на метку внутри нее невозможна.
Например, в результате выполнения программы:
label 1,2; //метки
2: if i<0 then goto 1; //условие перехода к метке 1
write(i); //выводим значение i
Dec(i); //увеличиваем i на 1
goto 2; //переходим к метке 2
1: //метка 1
будет выведено 6543210.
ТЕМА 7. Оператор выбора Case
Цель лабораторной работы: изучить оператор выбора, применять его в программировании для организации алгоритмов с ветвлениями наряду с условным оператором.
Оператор выбора Case часто используют для замены конструкций из вложенных условных операторов. Управляющая конструкция «выбор» является идеальным средством для обработки ситуаций со многими (более чем двумя) исходами, т.е. в случае, когда условие может принимать более двух значений. Оператор «выбор» имеет следующую структуру:
Case <параметр: порядковая переменная> OF
<значение 1>: <оператор 1>;
<значение 2>: <оператор 2>;
<значение N>: <оператор N>;
END; {для Case}
В этой структуре: < параметр: порядковая переменная> – порядковая переменная, значение которой проверяется; <значение *> – константы, с которыми сравнивается значение порядковой переменной; <оператор *> – операторы, из которых выполняется тот, с константой которого совпадает значение порядковой переменной.
Ветвь оператора else является необязательной. Если она отсутствует и значение порядковой переменной не совпадает ни с одной из перечисленных констант, весь оператор рассматривается как пустой. В отличие от оператора If перед словом else точку с запятой можно ставить.
Если для нескольких констант нужно выполнять один и тот же оператор, их можно перечислить через запятую, сопроводив их одним оператором. Существует возможность указать диапазон возможных значений. Например, диапазон от 1 до 100 включительно указывается так:
1 .. 100.
0, 2, 4, 6, 8: Writeln("Чётная цифра");
1, 3, 5, 7, 9: Writeln("Нечётная цифра");
10 .. 100: Writeln("Число от 10 до 100");
Writeln("Отрицательное число или больше 100");
В операторе выбор после двоеточия может указываться только один оператор. Для того, чтобы выполнить несколько операторов, так же как и в условном операторе, применяют составной оператор.
CASE <порядковая переменная> OF
<значение 1>:
<оператор 1_1>;
<оператор 1_n>
<значение 2>:
<оператор 2 _1>;
<оператор 2_n>
<значение N>:
<оператор N_1>;
<оператор N_n>
<оператор Е_1>;
<оператор Е_n>
Необходимо заметить, что из всех возможных ветвей операторов управляющей конструкции выбор , выполняется только одна ветвь, даже если значение порядковой переменной совпадает с несколькими возможными значениями, отвечающими за разные ветви операторов. Выполняется та ветвь, которая расположена раньше. Значение порядковой переменной сравнивается последовательно со всеми возможными значениями, и как только найдётся значение, которому равна порядковая переменная, выполняется ветвь операторов, сравнения прекращаются и управляющая конструкция прекращает свою работу. Поэтому при составлении программ с использованием управляющей конструкции выбор , раньше необходимо располагать более «строгие» последовательности операторов.
ТЕМА 8. Циклические программы
Цель лабораторной работы: закрепить практические навыки работы с системой PascaABC, научиться правильно использовать различные операторы циклов; научиться составлять программы решения задач с использование циклических структур.
Алгоритм называется циклическим, если он содержит многократное выполнение одних и тех же операторов. Число повторений этих операторов может быть задано в явной (цикл с известным числом повторений) или неявной (цикл с неизвестным заранее числом повторений) форме.
В практике программирования часто встречаются циклические программы. В циклических программах какой-либо алгоритм повторяется многократно, при этом один или несколько параметров изменяются. Операторов цикла (повтора) в Паскале три: for, repeat, while.
Оператор является неделимым элементом программы, который дает возможность выполнять определенные алгоритмические действия. Отличием оператора, по отношению к другим элементам, является то, что под ним всегда подразумевается какое-то действие. В языке Паскаль операторы состоят из служебных слов. Операторы, используемые в программе, отделяются между собой и от других элементов программы символом (;). Все операторы языка Паскаль можно условно разбить на две группы :
- простые;
- структурированные.
Простые операторы - это операторы, не содержащие в себе других операторов. К ним относятся:
- оператор присвоения (:=);
- оператор процедуры;
- оператор безусловного перехода (GOTO).
Структурированные операторы - это операторы, которые содержат в себе другие операторы. К ним относятся:
- составной оператор;
- операторы условий (IF, CASE);
- операторы цикла (FOR, WHILE, REPEAT);
- оператор присоединения (WITH).
Простые операторы
Оператор процедуры
Оператор процедуры служит для вызова процедуры.
Формат: [имя_процедуры] (список параметров вызова);
Оператор процедуры состоит из идентификатора процедуры, непосредственно за которым в скобках расположен список параметров вызова. В Паскале имеются процедуры без параметров. В этом случае, при вызове, список параметров отсутствует. Выполнение оператора процедуры приводит к активизации действий описанных в ее теле. В языке Паскаль имеется два вида процедур:
- Стандартные, которые описаны в самом языке и являются принадлежностью языка;
- Процедуры пользователя, которые создает пользователь.
Для вызова стандартных процедур необходимо подключение в разделе USES имени модуля (библиотеки), где описана данная процедура. Ряд процедур, находящихся в модуле SYSTEM всегда подключается к программе автоматически и их подключение в разделе USES не нужно. Стандартные процедуры языка Паскаль - READ, WRITE, REWRITE, CLOSE, RESET.
READ ([файловая_переменная], [список_ввода])
READ (x,y)
Процедуры пользователя (нестандартные) должны быть созданы перед их использованием в программе и находятся либо в разделе описания самой программы, либо в отдельные программные единицы модуля. Если процедура находится в модуле, то имя этого модуля необходимо упомянуть в приложении USES.
Оператор безусловного перехода GOTO
Формат: GOTO [метка];
GOTO - зарезервированное слово в языке Паскаль. [метка] - это произвольный идентификатор, который позволяет пометить некий оператор программы и в дальнейшем сослаться на него. В языке Паскаль допускается в качестве меток использовать целое число без знаков. Метка располагается перед помеченным оператором и отделяется от него (:). Один оператор можно помечать несколькими метками. Они так же отделяются друг от друга (:). Перед тем как использовать метку в разделе оператора ее необходимо описать в разделе LABEL (раздел описания).
Действие GOTO передает управление соответствующему помеченному оператору. При использовании меток нужно руководствоваться следующими правилами:
- метка должна быть описана в разделе описаний и все метки должны быть использованы;
- если в качестве меток используются целые числа, их не объявляют.
Противоречит принципам технологии структурного программирования. Современные языки программирования не имеют в своем составе такого оператора, и в его использовании нет необходимости. Кроме того в современных компьютерах используется так называемый конвейерный способ. Если в программе встречается оператор безусловного перехода, то такой оператор ломает весь конвейер, заставляя создавать его заново, что существенно замедляет вычислительный процесс.
Структурированные операторы
Операторы условия IF
Условный оператор используется в программе для реализации алгоритмической структуры - ветвления. В данной структуре вычислительный процесс может продолжаться по одному из возможных направлений. Выбор направления обычно осуществляется проверкой какого-либо условия. Существует два вида структуры ветвления: структура вилка и обход.
В языке Паскаль условный оператор IF это средство организации ветвящегося вычислительного процесса.
Формат: IF [логическое_выражение] Then [оператор_1]; Else [оператор_2];
IF, Then, Else - служебные слова. [оператор_1], [оператор_2] - обыкновенные операции языка Паскаль. Часть Else является необязательной (может отсутствовать).
Оператор IF работает следующим образом: вначале проверяется результат логического выражения. Если результат Истина(TRUE), то выполняется [оператор_1], следующий за служебным словом Then, а [оператор_2] пропускается. Если результат Ложь(FALSE), то [оператор_1] пропускается, а [оператор_2] исполняется.
Если часть Else отсутствует, то оператор IF имеет не полную форму:
IF [логическое_выражение] Then [оператор];
В этом случае, если результат Истина(TRUE), то выполняется [оператор], если Ложь(FALSE), то управление передается оператору, следующему за оператором IF.
имеются 2 числа A и B. Найти максимальное число.
Составной оператор
Составной оператор - это последовательность произвольных операций в программе, заключенная в так называемые операторные скобки (Begin-End).
Формат: Begin [операторы]; End;
Составные операторы позволяют представлять группу операторов, как один оператор.
Оператор выбора CASE
Предназначен для реализации множественных ветвлений, поскольку оператор IF может реализовать всего два направления вычислительного процесса, использовать его для реализации множественных ветвлений не всегда удобно. Множественное ветвление реализуется оператором CASE.
Формат: CASE [ключ_выбора] OF
[константа_выбора_1]:[оператор_1];
[константа_выбора_2]:[оператор_2];
[константа_выбора_N]:[оператор_N];
ELSE [оператор];
CASE, OF, ELSE, END - служебные слова. [ключ_выбора] - это параметр одного из порядковых типов. [константы_выбора] - константы того же типа, что и ключ выбора, реализующие выбор. [оператор_1(N)] - обыкновенный оператор. ELSE может отсутствовать.
Оператор выбора работает следующим образом: до работы оператора определяется значение параметра ключ выбора. Этот параметр может быть либо выражен как переменная в программе, либо другим путем. Затем параметр ключ выбора последовательно сравниваем с константой выбора. При совпадении значения ключа выбора с одной из констант выбора, выполняется оператор, следующий за этой константой, а все прочие операторы игнорируются. В случае не совпадения ключа выбора ни с одним из констант, выполняется оператор, следующий за Else. Часто Else является не обязательной и в случае несовпадения ключа выбора ни с одной из констант выбора и при отсутствии Else, управление передается оператору, следующему за оператором CASE.
В операторе CASE нет явной проверки условия, характерного для оператора IF. В тоже время в неявном виде операция сравнения выполняется. CASE вносит диссонанс в программу на языке Паскаль, поскольку данные оператор завершается служебным словом End, которому нет парного Begin.
Составить алгоритм и программу задачи, моделирующей работу светофора. При вводе символа первой буквы цветов светофора, программа должна выводить сообщение о соответствующем цвете и действиях.
Программа работает следующим образом: с клавиатуры процедурой Read вводится символ буквы цвета светофора. Если введена буква ‘з’ соответствующая зеленому цвету, то в операторе CASE введено значение в списке выбора найдет константу выбора ‘з’ и будет выведено сообщение “Зеленый цвет, движение разрешено”. При вводе символа букв ‘к’ и ‘ж’ буду выведены аналогичные сообщения. При вводе любого другого символа будет выведено сообщение “Светофор не работает”, поскольку в этом случае работает часть Else, оператора CASE.
Операторы цикла
Циклической алгоритмической структурой считается такая структура, в которой некоторые действия выполняются несколько раз. В программировании имеются два вида циклических структур: цикл с параметром и итерационный цикл.
В цикле с параметром всегда имеются так называемые параметры цикла: X, X n , X k , ∆X. Иногда цикл с параметром называют регулярным циклом. Характерной чертой является то, что число циклов и повторений можно определить до выполнения цикла.
В итерационном цикле невозможно определить число циклов до его выполнения. Он выполняется до тех пор, пока выполняется условие продолжение цикла.
В языке Паскаль имеются три оператора, реализующих циклические вычислительные структуры:
- счетный оператор FOR. Он предназначен для реализации цикла с параметром и не может быть использован для реализации итерационного цикла;
- оператор цикла с предусловием WHILE;
- оператор цикла с постусловием REPEAT.
Последние два ориентированы на реализацию итерационного цикла, однако их можно использовать и для реализации цикла с параметром.
Оператор FOR
Формат: FOR [параметр_цикла] := [н_з_п_ц] To [к_з_п_ц] Do [оператор];
FOR, To, Do - служебные слова. [параметр_цикла] - параметр цикла. [н_з_п_ц] - начальное значение параметра цикла. [к_з_п_ц] - конечное значение параметра цикла. [оператор] - произвольный оператор.
Параметр цикла должен быть переменой порядкового типа. Начальное и конечное значения параметра цикла должны быть того же типа, что и параметр цикла.
Работу оператора рассмотрим на его алгоритме:
На первом шаге значение параметра цикла принимает [н_з_п_ц], затем осуществляется проверка параметр цикла меньше или равен [к_з_п_ц]. Это условие является условием продолжения цикла. Если выполнено, то цикл продолжает свою работу и выполняется [оператор], после чего параметр цикла увеличивается (уменьшается) на единицу. Затем с новым значением параметр цикла, проверяется условие продолжения цикла. Если оно выполняется, то действия повторяются. Если условие не выполняется, то цикл прекращает свою работу.
Оператор For существенно отличается от аналогичных операторов в других языках программирования. Отличия следующие:
- телом оператора For. Оператор может не выполниться ни разу, поскольку проверка условия продолжения цикла выполняется до тела цикла;
- шаг изменения параметра цикла постоянный и равен 1;
- тело цикла в операторе For представлено одним оператором. В том случае, если действие тела цикла требует более одного простого оператора, то эти операторы необходимо превратить в один составной оператор посредством операторных скобок (BEGIN-END);
- Параметр цикла может быть только переменой порядкового типа.
Пример использования оператора FOR: составить таблицу перевода рублей в доллары.
Оператор WHILE (оператор цикла с предусловием)
Формат: WHILE [условие] Do [оператор];
WHILE, Do - служебные слова. [условие] - выражение логического типа. [оператор] - обыкновенный оператор.
;
Оператор While работает следующим образом: вначале работы проверяется результат логического условия. Если результат истина, то выполняется оператор, после которого осуществляется возврат на проверку условия с новым значением параметров в логическом выражении условия. Если результат ложь, то осуществляется завершение цикла.
При работе с While надо обратить внимание на его свойства:
- условия, использованные в While, являются условием продолжения цикла;
- в теле цикла всегда происходит изменение значения параметра входящего в выражение условия;
- цикл While может, не выполнится ни разу, поскольку проверка условия в продолжение цикла выполняется до тела цикла.
Оператор REPEAT (оператор цикла с постусловием)
Формат: REPEAT [тело_цикла]; UNTIL [условие];
Оператор REPEAT работает следующим образом: сначала выполняются операторы тела цикла, после чего результат проверяется логического условия. Если результат ложь, то осуществляется возврат к выполнению операторов очередного тела цикла. Если результат истина, то оператор завершает работу.
Оператор Repeat имеет следующие особенности:
- в Repeat проверяется условие завершения цикла и если условие выполняется, то цикл прекращает работу;
- тело цикла всегда выполняется хотя бы один раз;
- параметр для проверки условия изменяется в теле цикла;
- операторы тела цикла не надо заключать в операторские скобки (BEGIN-END), при этом роль операторных скобок выполняют Repeat и Until.
Вычислить y=sin(x), где xn=10, xk=100, шаг равен 10.
Бывает, что в программах возникает необходимость организовать ветвление. В этом случае процесс решения задачи происходит на основе выполнения или не выполнения некоторого условия.
В языке Паскаль выбор действия, в зависимости от некоторого условия, может быть реализован с помощью конструкции
if ... then ... else ... if ... then ...2. Какой вид имеет полная форма оператора условного перехода if в языке Паскаль?
Полная форма оператора условного перехода if :
if условие then оператор1 else оператор2 ;Действие оператора состоит в следующем: сначала вычисляется значение выражения условие . Если оно истинное (равное TRUE ), то выполняется оператор, который следует за словом then (оператор1 ). Если значение ложное (FALSE ), то выполняется оператор, который следует за словом else (оператор2 ).
Операторы оператор1 и оператор2 могут быть составными, то есть содержать несколько строк кода. Такие операторы берутся в операторные скобки begin … end . Такая необходимость возникает, если после зарезервированных слов then или else нужно указать несколько операторов.
В этом случае общий вид оператора условного перехода может иметь, например, следующий вид:
if условие then begin // несколько операторов ... end else begin // несколько операторов ... end ;3. Какой вид имеет сокращенная форма оператора условного перехода?
Сокращенная форма оператора условного перехода не содержит блока else и имеет вид:
if условие then оператор ;В этом случае оператор работает следующим образом. Сначала вычисляется значение логического (булевого) выражения условие . Если результат логического выражения условие истинный (равный TRUE ), то выполняется оператор, который следует за словом then . Если результат равный FALSE , то выполняется оператор, который следует за оператором if (в операторе if…then ничего не выполняется).
Если при выполнении условия нужно выполнить несколько операторов, то общий вид оператора условного перехода может быть таким:
if условие then begin // два или больше оператора ... end ;4. Примеры использования оператора условного перехода, который имеет полную форму представления.
Пример 1. Фрагмент программы нахождения максимального значения между двумя вещественными числами.
var a,b:real; // a, b - переменные, для которых ищется максимум max:real; // максимум ... begin ... // a, b - задаются if a>b then max:=a else max:=b; ... end ;Пример 2.
Фрагмент программного кода, решающего эту задачу:
... var x,f:real; begin ... // x - задается if -55. Примеры использования оператора условного перехода, который имеет сокращенную форму представления.
Пример 1. Фрагмент кода, который находит минимальное значение между двумя вещественными числами x и y .
... var min:real; ... begin ... // x, y - заданы min:= x; if minПример 2. Вычисление значения функции согласно условию. Пусть необходимо найти значение функции:
Составной оператор представляет собой несколько операторов, объединяемых в один для выполнения действий в другом операторе(условном, цикла, выбора и пр.)
if x>0 then y:=x+2 else y:=x-2
13.Условный оператор.
|
б) Ветвящаяся структура |
|
|
Оператор условного перехода
Оператор условного перехода в Турбо Паскаль имеет вид:
if условие then оператор 1 else оператор 2 ;
условие - это логическое выражение, в зависимости от которого выбирается одна из двух альтернативных ветвей алгоритма. Если значение условия истинно (TRUE), то будет выполняться оператор 1 , записанный после ключевого слова then. В противном случае будет выполнен оператор 2 , следующий за словом else, при этом оператор 1 пропускается. После выполнения указанных операторов программа переходит к выполеннию команды, стоящей непосредственно после оператора if.
Необходимо помнить, что перед ключевым словом else точка с запятой никогда не ставится!
else - часть в операторе if может отсутствовать:
if условие then оператор 1 ;
Тогда в случае невыполнения логического условия управление сразу передается оператору, стоящему в программе после конструкции if.
Следует помнить, что синтаксис языка допускает запись только одного оператора после ключевых слов then и else, поэтому группу инструкций обязательно надо объединять в составной оператор (окаймлять операторными скобками begin ... end). В противном случае возникает чаще всего логическая ошибка программы, когда компилятор языка ошибок не выдает, но программа тем не менее работает неправильно.
Примеры .
if x > 0 then modul:= x else modul:= -x;
if k > 0 then WriteLn("k - число положительное");
if min > max then begin
14.Оператор перехода. Метки и операторы перехода
Можно теоретически показать, что рассмотренных операторов вполне достаточно для написания программ любой сложности. В этом отношении наличие в языке операторов перехода кажется излишним. Более того, современная технология структурного программирования основана на принципе «программировать без GOTO»: считается, что злоупотребление операторами перехода затрудняет понимание программы, делает ее запутанной и сложной в отладке.
Тем не менее, в некоторых случаях использование операторов перехода может упростить программу.
Оператор перехода имеет вид:
GOTO <метка>.
Здесь GOTO - зарезервированное слово (перейти [на метку]); <метка> - метка.
Метка в Турбо Паскале - это произвольный идентификатор, позволяющий именовать некоторый оператор программы и таким образом ссылаться на него. В целях совместимости со стандартным языком Паскаль в языке Турбо Паскаль допускается в качестве меток использование также целых чисел без знака.
Метка располагается непосредственно перед помечаемым оператором и отделяется от него двоеточием. Оператор можно помечать несколькими метками, которые в этом случае отделяются друг от друга двоеточием. Перед тем как появиться в программе, метка должна быть описана. Описание меток состоит из зарезервированного слова LABEL (метка), за которым следует список меток:
Пример
1: WriteLn("Переход к метке 1");
Действие оператора GOTO состоит в передаче управления соответствующему меченному оператору.При использовании меток необходимо руководствоваться следующими правилами:метка, на которую ссылается оператор GOTO, должна быть описана в разделе описаний и она обязательно должна встретиться где-нибудь в теле программы;метки, описанные в процедуре (функции), локализуются в ней, поэтому передача управления извне процедуры (функции) на метку внутри нее невозможна.Пустой оператор не содержит никаких действий, просто в программу добавляется лишняя точка с запятой. В основном пустой оператор используется для передачи управления в конец составного оператора.