GOTO - это оператор безусловного перехода на оператор или процедуру с указанной меткой. Все метки должны быть описаны в объявлении в разделе LABEL.

При использовании оператора перехода необходимо соблюдать следующие правила:

1. Недопустимо метить одной меткой несколько операторов или процедур.

2. Метка, которая указывается в операторе перехода, должна находиться в том же блоке, что и сам оператор перехода. Другими словами, недопустим выход из блока или вход внутрь него.

3. Недопустим вход внутрь структурного оператора.

label 12;

12: write('Введите значение N > 0 '); readln(N);

iF N <= 0 then goto 12;

Не рекомендуется часто применять оператор GOTO, т.к. это ведет к нарушению структурности программы. Наиболее распространенным случаем использования оператора GOTO является обработка ошибки неправильного ввода данных с клавиатуры, как это показано в рассмотренном примере.

4. СТРУКТУРНЫЕ ОПЕРАТОРЫ. ОРГАНИЗАЦИЯ ВЕТВЛЕНИЙ И ЦИКЛОВ

Структурные операторы строятся из других операторов по определенным правилам. Операторы, входящие в структурный оператор, выполняются последовательно в составных операторах и операторах над записями, альтернативно в условных операторах, многократно в операторах цикла.

4.1 Составной и пустой операторы

При формировании структурных операторов существуют некоторые ограничения на число входящих в него операторов. В частности, в операторе выбора IF (в школьном алгоритмическом языке команда "если"), после служебного слова THEN (аналог - "то") может стоять только один оператор. Поэтому в Паскале возникла необходимость группирования операторов в единое целое - в один составной оператор.

Любая группа операторов, размещенных между словами BEGIN и END (иначе, операторные скобки), рассматривается как один - составной оператор. При выполнении составного оператора все его компоненты (операторы) выполняются в порядке их написания (линейно).

Составные операторы обрабатываются как единое целое, как один оператор, что имеет значение там, где синтаксис языка допускает использование одного оператора. Это имеет место практически во всех структурных операторах. Примеры использования составных операторов будут рассмотрены в соответствующих разделах данного пособия.

Наряду с понятием "составной оператор" в языке существует специфическое понятие - "пустой оператор". Пустой оператор - это оператор, который не предусматривает выполнения никаких действий.

Однако практика показывает, что иногда полезно иметь такое средство, например, при выполнении искусственной задержки выполнения программы:

FOR I:=1 TO 10000 DO;

При выполнении данного цикла машина переменной I последовательно присвоит значения от 1 до 10000. В теле цикла нет операторов, значит, кроме счета ничего не будет выполнено, однако время на это затрачивается, и, следовательно, некоторое время программа "висит" на данном операторе.

Существуют и другие примеры использования пустого оператора, когда по синтаксису оператор формально необходим, но никаких действий внутри него не производится.

4.2 Организация ветвлений. Операторы выбора

Оператор IF можно представить в виде следующей синтаксической диаграммы:

Конструкция "Условие" есть логическое выражение, которое принимает два значения типа BOOLEAN: TRUE, FALSE (истинно или ложно).

Само выражение (логическое) складывается из операций сравнения >, >=, <, <=, =, <>. Результат сравнения может быть TRUE или FALSE.

Логические выражения могут формироваться также и с помощью трех логических операций: NOT, AND, OR. Приоритеты операций:

Высший: ()

NOT *, /, DIV, MOD

AND

OR +, -

Низший: >, =, <, >=, <>, <=

В качестве условия может быть использована и логическая переменная.

Например:

I and J or K ---> (I and J) or K;

not X and Y ---> (not X) and Y,

где I, J, K, X, Y переменные типа BOOLEAN;

(A<B) or (B=0), где A,B - переменные простого типа.

В операторе IF всегда за словами THEN и ELSE должен следовать один оператор. Если хотя бы один из них является оператором IF, то полученную конструкцию называют вложением.

ПРИМЕР:

IF <условие1> THEN

<ветвь 1>

ELSE

IF <условие2> THEN

<ветвь 2>

ELSE

<ветвь 3>

Такое вложение используется для уменьшения числа необходимых проверок. Этот метод часто обеспечивает большую эффективность, чем составное условие, однако одновременно он уменьшает надежность программы. Не рекомендуется использовать более двух-трех уровней вложения IF. Вложения могут идти и после слова THEN. Ниже следуют два способа вложения конструкции IF в конструкцию IF:

Первый способ предпочтительнее, чем второй, т.к. конструкция THEN-IF менее удобна, чем ELSE-IF. С помощью конструкции ELSE-IF чаще всего осуществляется выбор одного из нескольких альтернативных путей. Заметим, однако, что иногда такое вложение лучше заменить на последовательность короткой формы оператора IF-THEN. Это видно на следующем примере:

program QUARD;

var A,B,C: real; DETER: real;

begin

read(A,B,C); DETER:= sqr(B)-4*A-C;

end

однако в Паскале существует оператор, позволяющий сделать выбор из нескольких альтернатив - множественное ветвление.

Оператор варианта состоит из выражения и списка операторов, каждому из которых предшествует одна или более констант, называемых константами выбора, что видно из синтаксической диаграммы:

ОБЩАЯ ФОРМА ЗАПИСИ:

CASE <выражение> OF

константы: оператор;

константы: оператор

ELSE < оператор >

END.

Выражение, стоящее между CASE и OF, называется селектором.

Константы (значения выражения), предшествующие двоеточию, называются метками случаев. Порядок работы оператора - сначала вычисляется значение селектора, затем выполняется оператор, метка которого совпадает со значением селектора. Все остальные операторы не выполняются, управление передается на следующий после END оператор. Если же в операторе есть строка ELSE, то при несовпадении значения селектора ни с одной константой выполняется оператор, следующий за ELSE.

Выражение "селектор" может относиться к любому скалярному типу, кроме REAL. Метки случаев должны принадлежать тому же типу, что и селектор. Недопустимо, чтобы одна и та же метка появлялась более одного раза в операторе CASE.

Оператор CASE особенно удобно использовать, во-первых, когда характер действий определяется значениями, которые не попадают в последовательно расположенные интервалы, во-вторых, когда нескольким дискретным значениям селектора соответствует одно и то же действие.

ПРИМЕР 1. Печать названия десятичных цифр

program DICITS;

var DIGIT: integer;

label 1;

begin

1: writeln ('Введите цифру');

readln(DIGIT);

if (DIGIT < 0) or (DIGIT > 9) then

begin

writeln ('Это не цифра');

GOTO 1

end

else

case DIGIT of

0: writeln('нуль');

1: writeln('один');

9: writeln('девять');

end;

end.

ПРИМЕР 2. Печать номера квартала года

program NUMKVART;

var MESIATZ: 1..12;

begin

write('Введите номер месяца года - '"; read(MESIATZ);

case MESIATZ of

1,2,3: writeln('Первый квартал');

4,5,6: writeln('Второй квартал');

7,8,9: writeln('Третий квартал');

10,11,12: writeln('Четвертый квартал');

end;

end.

ПРИМЕР 3. Вывод на печать, является ли введенный с клавиатуры символ гласной буквой или знаком препинания

program SIMVOL;

var CH: char;

begin

write('Введите символ - '"; readln(CH);

write (CH,' есть ');

case CH of

'A','E','I','O','U': write('гласная');

'.',';',',',':','?','!': write('знак препинания');

end;

end.

ЗАМЕЧАНИЕ. В операторе CASE нет условий как таковых, однако проверка условий осуществляется в неявном виде. Действительно, строке

'A','E','I','O','U': WRITE('гласная')

примера 3 равносилен оператор

IF (ch='A") OR (ch='E') OR (ch='I') OR (ch='O') OR (ch='U')

THEN WRITE(' гласная').

4.3 Организация циклов. Операторы повторения

Оператор цикла задает повторное выполнение определенных операторов. Для реализации циклов в Паскале предусмотрены три различных структурных оператора: WHILE, REPEAT, FOR. Первые два используются, если число повторений (итераций) заранее не определено, но известно условие завершения цикла. Оператор FOR применяется тогда, когда число повторений тела цикла известно.

Этот оператор является наиболее мощным из всех трех, реализующих циклы. Два других оператора можно выразить с его помощью.

Логическое выражение, стоящее после WHILE, называется условием возобновления цикла и должно иметь булевский тип. Оператор, следующий за DO, является телом цикла. Он повторяется до тех пор, пока истинно условие возобновления цикла. Как только условие возобновления цикла становится ложным, управление переходит к оператору, стоящему за WHILE. Если условие возобновления не удовлетворяется до начала выполнения цикла, то тело цикла пропускается.

Из указанного описания видно, что оператор WHILE реализует базовую структуру "цикл - пока", т.к. здесь проверка условия идет до тела цикла. Поэтому оператор WHILE называют оператором цикла с предусловием.

Рассмотрим пример программы вычисления для данного а0 по известной итерационной формуле:

Здесь надо организовать циклический процесс и остановиться тогда, когда

,

где Е - заданная точность приближения.

program SQUR;

var A,X,EPS: real;

begin

write('Введите число ');

readln(A);

write('Введите точность ');

readln(EPS);

X:=(A+1)/2;

while abs(sqr(X)-A) >= EPS do

X:=0.5*(X+A/X);

write('Корень из ',A,' = ',X);

end.

ЗАМЕЧАНИЕ. Грамотное использование оператора WHILE предполагает умение правильно написать условие возобновления цикла. Здесь надо иметь в виду следующие рекомендации:

а) в условии, как в логическом выражении, должны обязательно фигурировать переменные, изменяющие свои значения в теле цикла;

б) во избежание зацикливания лучше сначала написать условие прекращения цикла и взять потом в оператор его отрицание;

в) переменные логического выражения должны получить свои исходные значения до входа в оператор WHILE.

Оператор REPEAT называют оператором цикла с постусловием, т.к. здесь выражение, управляющее повторным выполнением последовательности операторов, помещается после тела цикла.

В этом операторе тело цикла выполняется до тех пор, пока ложно условие, стоящее после UNTIL. Условием выхода из цикла является истинность выражения. Мы видим, что это есть форма "цикла-до".

ПРИМЕР. Даны числа A, B (A>1). Получить все степени числа A, меньшие числа B

program STEPENI;

var A,B,C: real;

begin

readln(A,B); C:=A;

repeat

writeln(C);

C:= C*A;

until C >= B;

end.

ПРИМЕЧАНИЕ. Между операторами WHILE и REPEAT существуют три основных различия:

1. В операторе REPEAT проверка условия выхода из цикла выполняется в конце, а не в начале цикла, как в операторе WHILE. Поэтому в операторе REPEAT тело цикла выполняется хотя бы один раз.

2. В REPEAT выход из цикла осуществляется по истинности условия, а в WHILE - по ложности.

3. В операторе WHILE тело цикла чаще всего имеет форму составного оператора, в операторе REPEAT для организации тела цикла операторные скобки не нужны.

Он предназначен для организации циклов, когда заранее известно, сколько раз должно повториться тело цикла. Здесь управление числом повторений осуществляется с помощью специальной переменной - параметра цикла (управляющей переменной), которой присваивается возрастающая (убывающая) последовательность значений.

Здесь "переменная" есть параметр цикла, "выражение 1" - начальное значение параметра, "выражение 2" - его конечное значение. В качестве управляющей переменной должен использоваться идентификатор переменной, объявленный локальной в блоке, который содержит данный оператор FOR. Управляющая переменная должна иметь ординальный тип. Начальное и конечное значения имеют тип, совместимый с типом параметра цикла.

Когда начинает выполняться оператор FOR, начальное и конечное значения определяются один раз, и эти значения сохраняются на протяжении всего выполнения оператора.

Оператор, который содержится в теле оператора FOR, выполняется один раз для каждого значения управляющей переменной в диапазоне между начальным и конечным значениями. Управляющая переменная всегда инициализируется начальным значением. Она принимает все свои значения из диапазона с шагом 1, если TO, и с шагом -1, если DOWNTO. В случае TO, если начальное значение превышает конечное, то тело цикла не выполняется.

Для случая DOWNTO это имеет место, когда начальное значение меньше, чем конечное. Отсюда заключаем, что оператор цикла FOR реализует, как и WHILE, схему цикла "пока".

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Если тело цикла в этом операторе состоит из более одного оператора, то они все заключаются в операторные скобки (реализуют конструкцию составного оператора).

2. В отличие от школьного алгоритмического языка, цикл FOR нельзя прервать путем присваивания управляющей переменной ее конечного значения. Изменения переменной цикла не влияют на число повторений тела цикла. Для досрочного выхода из цикла используют оператор GOTO.

3. После выполнения оператора значение управляющей переменной становится неопределенным, если только выполнение оператора FOR не было прервано с помощью оператора перехода.

Рассмотрим примеры использования оператора FOR для организации циклических процессов:

ПРИМЕР 1. Печать отсчета цифр при старте

program START;

var SEC: integer;

begin

writeln ('До старта осталось...');

for SEC:=10 downto 1 do

writeln (SEC:4);

writeln ('ноль'); writeln ('Старт !!')

END.

В данном примере управляющая переменная SEC принимает значения типа INTEGER, однако в Паскале она определена как переменная ординального типа, следовательно, может принимать значения типа CHAR или принадлежать перечислимому типу, как показано в следующем примере:

ПРИМЕР 2. Подсчет числа часов рабочей недели

program WORKTIME;

type DAYS = (MO,TU,WE,TH,FR,SA,SU);

var DEN: DAYS; WT: integer;

begin

WT:=0;

for DEN:= MO to SA do

if DEN <> SA then WT:= WT+8

else WT:= WT+7; writeln (WT)

end.

5. ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДПРОГРАММ. ПРОЦЕДУРЫ И ФУНКЦИИ

Мы уже видели, что Паскаль-программа состоит из последовательности операторов (простых и структурных). Есть в языке также понятие функции. Система Turbo-Pascal имеет целый набор встроенных машинных функций. Однако Паскаль предоставляет возможность создавать новые операторы и функции на основе стандартных. Такие процедуры и функции принято называть пользовательскими.

В Паскале два типа подпрограмм - процедуры и функции. Создание процедур и функций является дальнейшим развитием идеи группирования, когда несколько операторов объединяются в программный блок, который имеет свое имя и к которому можно обратиться по этому имени с помощью соответствующих средств вызова. Процедура вызывается с помощью оператора процедуры с одноименным именем. Функция пользователя также имеет свое имя и ее активизация происходит при вычислении выражения, содержащего имя функции, и возвращаемое функцией значение подставляется в это выражение.

5.1 Процедуры и их типизация

Итак, процедура - это часть программы (подпрограмма), имеющая имя и предназначенная для решения некоторой частной задачи (подзадачи). Они делятся по способам описания и обращения к ним следующим образом:

Процедура встроенная (машинная) - процедура в программировании, описание которой считается известным транслятору, в связи с чем ее можно использовать без описания.

Процедура пользователя - процедура, которую создает (описывает) программист на основе имеющихся операторов и встроенных процедур и функций данного языка по определенным правилам данного компилятора.

Процедура без параметров - процедура, при обращении, к которой не требуется задания начальных установок, значений и после выполнения которой в основную программу не передаются результаты работы данной процедуры.

Процедура с параметрами-значениями - процедура, при обращении к которой требуются начальные значения. На выходе данные не передаются в основную программу.

Процедура с параметрами-переменными - процедура, не требующая начальных значений, однако передающая в основную программу результаты своей работы (передает значения некоторых переменных).

Комбинированная процедура - процедура, имеющая параметры-переменные и параметры-значения, т.е. входные и выходные данные.

Эти процедуры являются составной частью системы программирования. Среди этих процедур есть стандартные процедуры, которыми можно пользоваться в любом месте программы без какого-либо предварительного объявления. Сюда относятся уже ранее упомянутые процедуры ввода/вывода, управления работой программы, динамического распределения памяти, строковые процедуры и пр. Полный перечень встроенных процедур можно найти в справочнике для языка.

Помимо стандартных процедур в Паскале есть также стандартные модули, представленные в виде TPU - файлов, каждый из которых содержит в себе целый набор процедур и функций. Для того, чтобы использовать процедуры из модулей, необходимо вызвать нужный модуль в разделе USES. Система Turbo-Pascal имеет модули PRINTER, DOS, CRT, GRAPH и др.

CRT - позволяет использовать все возможности дисплея и клавиатуры, включая управление режимом экрана, расширенные коды клавиатуры, цвет, окна и звуковые сигналы.

DOS - поддерживает различные функции ДОС, включая установку и получение текущего значения даты и времени, поиск по каталогам файлов и выполнение программ.

PRINTER - позволяет легко организовать доступ к устройству печати.

GRAPH - мощный графический пакет с набором процедур и функций обработки графических объектов (точек, отрезков, прямоугольников, окружностей и пр.).

Рассмотрим несколько примеров встроенных процедур:

1) CLRSCR - процедура очистки экрана. Результатом работы является стирание всей информации с экрана. Данная процедура является примером процедур без параметров;

2) GOTOXY(A,B) - процедура позиционирования курсора на экране дисплея в точку с координатами (A,B). A и B являются входными данными, следовательно, это пример процедуры с параметрами-значениями;

3) WRITE([A],[B],.....,[Q]) процедура вывода информации на экран дисплея. Данная процедура - процедура с параметрами-значениями.

4) READ([A],[B],....,[Q]) процедуры ввода информации в ЭВМ.

При работе с процедурами пользователя необходимо уметь производить два вида деятельности: описание процедуры и обращение к ней в основной программе. Вызов процедуры пользователя осуществляется так же, как и вызов встроенной процедуры - с помощью оператора процедуры, имя которого совпадает с именем процедуры, с указанием списка параметров, если таковые имеются. Описание же процедуры включает в себя разработку подпрограммы и правильное оформление ее заголовка. Остановимся на нем подробнее.

В основной программе все процедуры (а также и функции) пользователя должны быть объявлены. Объявление процедур и функций осуществляется после объявления переменных и перед первым словом BEGIN программы.

Заголовок программы;

Описание модулей USES;

Описание меток LABEL;

Описание констант CONST;

Описание типа TYPE;

Описание переменных VAR;

Описание процедур и функций PROCEDURE/FUNCTION;

BEGIN

Тело программы (блок);

END.

Процедура, как видно из ее определения, оформляется так же, как и основная программа. Вообще процедуру нужно воспринимать как программу в миниатюре. В свою очередь основная программа может быть легко переделана в процедуру с заменой слова PROGRAM на PROCEDURE. Если процедура объявлена, ее можно использовать в последующих частях программы, просто задавая ее имя, за которым, если необходимо, следует список параметров. Вызов процедуры для основной программы становится новым оператором. Обращение к процедуре активизирует эту процедуру, то есть приводит к выполнению группу операторов, содержащихся в ее теле. После этого управление переходит к оператору, следующему за вызовом процедуры.

Описание процедур будем рассматривать по той же схеме, что и машинные процедуры, а именно: вначале без параметров, далее с параметрами - значениями, с параметрами - переменными и, наконец, комбинированные процедуры.

Заголовок процедуры без параметров можно описать в виде:

Вызываются же такие процедуры путем написания в основной программе имени этой процедуры. В виде процедуры без параметров оформляются такие подзадачи, у которых нет входных и выходных данных, или же эти данные удобнее передавать с помощью операторов присваивания, READ и WRITE.

Рассмотрим несколько примеров, в которых представлены эти варианты.

ПРИМЕР 1. Нарисовать три вертикальных квадрата 3х3 с помощью символа "*".

Очевидно, что в этой программе надо выделить рисование квадрата в виде процедуры без параметров, а затем трижды вызвать ее в основной программе:

program RISUNOK;

procedure KVADRAT;

begin

¦ writeln('***');

¦ writeln('* *');

¦ writeln('***');

end;

begin

¦ clrscr; KVADRAT;

¦ writeln; KVADRAT; writeln; KVADRAT;

end.

ПРИМЕР 2. Вычислить площадь четырехугольника ABCD