ПРОЦЕДУРЫ И ФУНКЦИИ

Описание и вызов. В Паскале подпрограммы называются процедурами и функциями и описываются в разделе с тем же названием.

Процедура имеет такую же структуру, как и программа, но с двумя отличиями:

• заголовок процедуры имеет другой синтаксис и включает служебное слово procedure;

• описание процедуры заканчивается точкой с запятой (а не точкой). Все имена, описанные в программе до процедуры, действуют во всей программе и в любой ее подпрограмме (если они там не описаны заново). Они называются глобальными, в отличие от локальных имен, описанных в процедуре и действующих лишь в ней.

Данные для обработки могут передаваться процедуре через глобальные имена или через аргументы процедуры. В процедуре каждый аргумент имеет свое имя -формальный параметр, описываемый в заголовке процедуры по схеме

procedure <имя> (<список описаний формальных параметров>) Описание формальных параметров может иметь вид

<список имен>: <тип> или var <список имен>: <тип>

В первом случае говорят о параметрах-значениях, во втором - о параметрах-переменных. В простейшем случае заголовок процедуры может содержать только имя процедуры.

Оператор вызова процедуры имеет вид

<имя процедуры> (<список выражений>);

Указанные выражения называют фактическими параметрами. Их список должен точно соответствовать списку описаний формальных параметров процедуры. Во время вызова процедуры каждому параметру-значению присваивается значение соответствующего фактического параметра и поэтому их обычно используют для передачи входных данных.

Параметры-переменные следует использовать для представления результатов процедуры.

Пример: составим программу, которая с помощью строки символов разделит экран на части, где напечатает таблицу квадратных корней для чисел 1, 2,..., 10 и таблицу натуральных логарифмов для чисел 1, 2,..., 5.

Печатьстроки символов оформим как процедуру. Так как никакую информацию передавать из процедуры в программу не надо, то аргументы процедуры (вид и количество символов) будут описаны как параметры-значения.

Заметим, что процедура в программе выполняется пять раз.

Программа 18

program section;

var x:integer;

procedure line(a:integer;c:char) ;

var j:integer;

begin

for j:=l to a do write (c);

writeln

end;

begin

line(35,'-'); writeln('таблица квадратных корней');

line(35,'-');

for x:=l to 10 do writeln(x:8,sqrt(x):8,4);

line (35,'-'); writein('таблица натуральных логарифмов');

line(35,'-');

for x:=l to 5 do writein(x:8,In(x):8:4);

line(35,'*')

end.

Функция - это подпрограмма, определяющая единственное скалярное, вещественное или строковое значение. Отличия подпрограммы-функции от процедуры:

• заголовок функции начинается со служебного слова function и заканчивается указанием типа значения функции:

function <имя> (список описаний формальных параметров): <тип>;

•раздел операторов функции должен содержать хотя бы один оператор присваивания имени функции;

• обращение к функции - не оператор, а выражение вида

<имя функции> (<список фактических параметров>).

Функции (и процедуры) могут использовать свое имя в собственном описании, т.е. могут быть рекурсивными.

Пример: составим программу, которая для заданных четырех натуральных чисел а, b, с, d напечатает наибольшие общие делители первой и второй пар чисел и сравнит их по величине.

В программе определим рекурсивную функцию nod(x,y) по формулам

| x, если у = 0

nod(x,y) = | nod(y.x). если х < у

| nod(x mod у,у), если х > у

Применяя эти формулы к числам 21 и 15, последовательно находим nod(21,15) = nod(6,15) = nod(15,6) = nod(3,6) = nod(6,3) = nod(0,3) = nod(3,0) = 3.

Программа 19

program four;

var a,b,c,d,m,n:integer;

function nod(x,у:integer):integer;

var h:integer;

begin

if y=0 then h:=x

else if x<y then h:=nod(y,x)

else h:=nod(x mod у, у);

nod: =h end;

begin

writeln('введите 4 натуральных числа');

read(а,Ь,с,d); writeln;

m:=nod(a,b); n:=nod(c,d);

writeln('нод(',а,',',b,')=',m);

writeln('нод(',c,',',d,')=',n);

if m>n then writeln('первый > второго')

else if m<n then writeln ('первый < второго')

else writeln('нод пар равны') end.

Внешние библиотеки. Как известно, подпрограммы (процедуры и функции) используются в программах с целью их структурирования, а также при многократных повторениях некоторых частей программы. Процедуры и функции описываются в программных единицах в разделе описания подпрограмм. Они являются внутренними для этих программных единиц.

Бывают случаи, когда одни и те же подпрограммы могут использоваться в различных программах одного и даже нескольких пользователей. В подобных ситуациях целесообразно создавать внешние подпрограммы, которые можно в необходимый момент подключать в любые программы. Как правило, внешние подпрограммы объединяют в отдельные пакеты, так называемые, библиотеки внешних подпрограмм. Могут создаваться личные библиотеки, специализированные библиотеки коллективного пользования и др. С одной из таких библиотек - встроенной библиотекой стандартных подпрограмм - пользователи имеют дело практически всегда. В состав этой библиотеки входят процедуры и функции вычисления значений ряда элементарных функций: синуса, косинуса, экспоненты и т.д., процедуры и функции обработки символьных величин, процедуры ввода-вывода и др. (список их приведен в конце § 3). Встроенная библиотека подключается к любой программе автоматически при компиляции. Поэтому откомпилированный файл с расширением .corn (иногда называемый «комовским»), как правило, занимает в 8 -10 раз больше места в памяти, чем исходный текст.

Внешние подпрограммы создаются обычным образом в виде отдельного файла или файлов. Для подключения внешних подпрограмм в программе пользователя в разделе описания ставится директива $I имя файла. С этого момента все процедуры и функции внешнего файла становятся внутренними для программы, и на все входящие в него процедуры и функции распространяется правило локальных и глобальных переменных. В этой связи, директива подключения внешнего файла должна размещаться после описания всех ею используемых глобальных параметров, процедур и функций.

Пример. Создадим внешнюю библиотеку из двух процедур и одной функции. Первая процедура программы 20 очищает экран, выдает приветствие, затем после нажатия клавиши <Пробел> снова очищает экран. Вторая процедура возводит число а в степень b. Третья подпрограмма-функция вычисляет значение экспоненты с некоторым грубым приближением на основе ряда Тейлора.

Программа 20

procedure PRIVET;

var a: char;

begin

cirscr; gotoxy(20,10) ;

write('здравствуйте , желаю успехов !') ;

repeat (цикл позволяет)

gotoxy(35,50);write('пробел'); (сменить экран}

read(kbd,а); (по нажатию клавиши)

until а=''; (* 'пробел' )

cirscr;

end;

procedure STEPEN(a,b:real;var y:real);

begin

y:=exp(b*ln(a)) ;

end;

function MEXP(x:real):real;

begin

mexp:=l+x+x*x/2+x*x*x/6+x*x*x*x/24;

end;

Пусть представленные три подпрограммы записаны в файл с именем lab.pas. А теперь составим программу, использующую созданную внешнюю библиотеку.

Программа 21

program primeri;

($i lab) (директива подключения библиотеки} var a,b : real;

begin

PRIVET;

STEPEN(2,4,a); writeln('2 в степени 4 =',a); b:=MEXP(l);

write('машинная exp(1)=',EXP(1):6:4,' моя exp(1)=',b:6:4);

end.

В программе используется стандартная функция - экспонента ЕХР(1) и наша подпрограмма МЕХР(1).

Модули используют в более поздних версиях Паскаля для создания библиотек и разделения больших программ на логически связанные независимые друг от друга составные части. В состав модуля входят следующие разделы: заголовок, интерфейс, реализация, инициализация. Заголовок необходим для ссылок на модуль. Интерфейс содержит объявления, включая процедуры и функции, представленные списком заголовков и доступные пользователям в теле основной программы. Раздел «реализация» содержит тела процедур и функций, перечисленных в интерфейсной части модуля. Раздел «инициализация» содержит операторы, необходимые для инициализации модуля. Таким образом модуль - это набор констант, типов данных, переменных, процедур и функций. Каждый модуль компилируется отдельно; результат компилляции - файл с расширением .tpu (Turbo Pascal Unit). Каждый элемент модуля можно использовать в программе пользователя без дополнительного объявления, для чего достаточно записать имя используемого модуля в директиве Uses в начале программы после его заголовка.

В Турбо-Паскале версии 5.0 и выше применяют стандартные модули CRT, GRAPH и др. В этих модулях содержатся сервисные процедуры и функции по работе с экраном дисплея, с клавиатурой, графическими примитивами и т.п. Модули подключаются к программе путем специальной команды, размещаемой сразу после заголовка:

uses <имя модуля>

Программист может сам создать модуль. Ниже приведен пример с соответствующими комментариями.

Пример. Создать модуль, дополняющий математические возможности Паскаля арифметическими действиями над комплексными числами.

Будем представлять комплексные числа парами действительных: (а, b). Как известно, действия над ними выполняются по правилам

(a,b) + (c.d) = (a+c,b+d),

(a,b)-(c,d)=(a-^,b-d),

(a,b) * (c,d) = (a*c-b*d , a*d+b*c),

(a,b) / (c,d) = ( (a*c+b*d)/(c*c+d*d), (b*c-a*d)/(c*c+d*d)).

Создаваемый модуль будет включать четыре процедуры: Sum - сумма,Raz -разность, Proiz - произведение, Chastn - частное.

Этот модуль может быть отдельно откомпилирован. После этого любая программа, написанная на Паскале, может получить доступ к интерфейсным объектам (в данном случае - процедурам) этого модуля с помощью директивы Uses CompChisla.

Обратим внимание, что в интерфейсной части модуля от процедур присутствуют лишь заголовки, а в части «реализация» от заголовков процедур остаются лишь их имена.

Программа 22

unit CompChisla;

interface

procedure Sum(a,b,c,d: real; varx,y: real);

procedure Raz(a,b,c,d: real; varx,y: real);

procedure Proiz (a,b,c,d: real; varx,y: real);

procedure Chstn(a,b,c,d: real; varx,y: real);

implementation

procedure Sum;

beginx:=a+c; y:=b+d end;

procedure Raz;

beginx:=a-c; y:=b-d end;

procedure Proiz;

begin x:=a*c-b*d; y:=a*d+b*c

end;

procedure Razn;

var z:real;

begin z:= c*c+d*d; x:=(a*c+b*d)/z; y:=(b*c-a*d)/z end;

end.

Контрольные вопросы

1. Какова структура процедуры? функции?

2. Какие параметры называют формальными и какие - фактическими?

3. В чем различие между локальными и глобальными переменными?

4. В чем сходство и различие между процедурой и модулем?

РАБОТА С ФАЙЛАМИ

Файл (последовательность) - это одна из наиболее фундаментальных структур данных. Программная организация компьютеров,их связь с внешними устройствами основаны на файловой структуре.

Файлы позволяют решить две проблемы:

1) возможность формирования и сохранения значений для последующего использования другими программами (например, в программах многократной обработки информационных систем, таких как платежные ведомости, различные АСУ, базы данных, необходимость длительного хранения информации очевидна);

2) взаимодействие программ с внешними устройствами ввода-вывода: дисплеем, принтером, АСП и т.п.

В Паскале эти проблемы снимаются с помощью структурированных данных файлового типа.

Файловый тип данных в программе задается следующем образом:

type <имя файлового типа> = file of <тип компонентов>

В качестве типа компонентов файла разрешается использовать любой тип данных, кроме файлового. Например:

type

intfile = file of integer;

refile = file of real;

chfile = file of char;

ran = 1 .. 10;

st = set of ran;

vector = array[ran] of real;

comp = record

re,im : integer;

end;

setfile=file of st;

vecfile = file of vector;

compfile= file ofcompt;

Описание файловой переменной задается обычным способом в разделе описаний. Например:

var f: intfile; или var f: file of integer;

Файловая переменная является буфером между Паскаль-программой и внешним устройством и должна быть логически с ним связана. Связь осуществляется оператором языка Паскаль:

assign (<имя файловой переменной>,'<имя устройства>')

Как правило, файлы для хранения данных связаны с устройством внешней памяти на магнитных носителях (дисковод) и носят название внешние файлы. Если, например, файл с именем primer, dat логически связан с дисководом А:, то все данные, помещаемые в файл, будут храниться на этом дисковом накопителе, aустановка «окна» между программой и файлом будет определяться через файловую переменную f оператором

assign (f, 'primer.dat')

Если внешним устройством является принтер, то связь осуществляется оператором assign(f, '1st:'). Здесь 1st - логическое имя печатающего устройства. Ниже приведены логические имена внешних устройств ввода-вывода:

con - консоль; trm - терминал; kbd - клавиатура; 1st - принтер; aux - буфер сети;

usr-драйвер пользователя.

После осуществления связи файловая переменная f отождествляется с соответствующим файлом.

Для работы с файлом его необходимо открыть, а по окончании работы — закрыть Файл открывается для чтения оператором reset(f), для записи - оператором rewrite(f).

Чтение и запись данных осуществляется известными командами read/write, только в начале списка помещается имя файловой переменной:

read (f, <список ввода>); readln (f, <список ввода>);

write(f, <список вывода>); writeln(f, <список вывода>).

Закрытие файла осуществляется командой close(f).

условно файл можно представить в виде ленты, у которой есть начало, а конец не фиксируется. Компоненты файла записываются на эту ленту последовательно, друг за другом:

Здесь т.м. - текущий маркер, указывающий на рабочую позицию (окно) файла; м.к. (маркер конца файла) - специальный код, автоматически формируемый вслед за последним элементом файла.

Такого рода файлы называются файлами последовательного доступа. В исходной версии Паскаля файлов прямого доступа, для которых можно непосредственно «достать» любую компоненту, не предусмотрено; однако, в Турбо-Паскале элементы прямого доступа есть (например, через функцию seek, см. ниже).

Команда rewrite(f) - открыть файл для записи - устанавливает файл в начальное состояние режима записи; текущий маркер устанавливается на маркер конца файла. Если в файле f до этого была информация, то она уничтожается.

В открытом для чтения командой reset(f) файле текущий маркер устанавливается на нулевое состояние, однако содержимое файла не утрачивается.

Команда закрытия файла close (Q обязательна, поскольку эта команда формирует маркер конца файла, что в большинстве случаев является необходимым нaпpимep, для работы с функцией eof(f), см ниже).

В системе Турбо-Паскаль предусмотрены встроенные функции по работе с файлами:

filesize(f) - текущее количество компонент открытого файла;

filepos(f) -номер текущей позиции маркера;

геnamе (f,имя) - переименование файла, связанного с f;

erase(f) -уничтожение файла;

execute(f) - выполнение СОМ-файла;

chain(f) -выполнение CHN-файла;

seek(f,N) - устанавливает маркер на позицию N;

eof(f) - возвращает TRUE, если найден конец файла;

ealn(f) - возвращает TRUE, если найден конец строки.

На практике широко используются текстовые файлы, которые состоят из литерных (логических) строк. Поэтому в языке Паскаль предусмотрен стандартный файловый тип TEXT (он не является file of char, скорее всего, это - file of string[n]). Логические строки бывают разной длины, в том числе и нулевой. В конец каждой строки помещается специальный символ «конец строки» (eoln - «end of line»). В качестве печатного символа конца строки используют литеру #. Текстовый файл (text) является строго последовательным, к нему не применимы некоторые встроенные функции, в частности, seek. В отличие от типизированных файлов, с текстовым файлом нельзя одновременно проводить операции чтения (read) и записи (write). Однако, допустимы операторы writein и readln. Числовые данные, целые и вещественные, в текстовом файле должны записываться через пробел.

Ниже приведены несколько примеров, иллюстрирующих работу с файлами. Пример 1. Вывод данных на печатающее устройство - принтер (1st:).

Программа 23

program print;

var

fal :text;x :real; name :string[25];

begin

assign (fal, ' 1st:'); rewrite (fal); x:2.5; name:"'Слава';

writeln(fal,x:8:2) ;

writeln(fal,'Привет, '.name); close(fal) :

end. (Здесь файловая переменная fal связывается с принтером 1st:, и запись в файл fal практически означает вывод на печать)

Пример 2. Создание и сохранение в файле «xxx.dat» последовательности целых чисел от 10 до 20.

Программа 24

program zapis;

var

f: file of integer; i: integer;

begin

assign(f,'xxx.dat'); rewrite(f);

for i:=10 to 20 do write(f,i); close (f);

end. (После выполнения программы формируется внешний файл xxx.dat)

Пример 3. Считывание первых пяти компонент из существующего файла «xxx.dat» и вывод на дисплей квадратовэтих значений.

Программа 25

program read;

var ff: file of integer; j,i : integer;

begin

assign(ff,'xxx.dat'); reset(ff) ;

for j:=l to 5 do begin read(ff.i); writeln(i*i);

end;

close(ff);

end.

Пример 4. В текстовом файле (text) «slov.txt» содержится русский текст. Определить сколько гласных букв в тексте.

Программа 26

program text;

var

ft : text; n : integer; ch : char; st : set of chart begin

assign (ft,'slov.txt'); reset(ft);

st := ['A'.'E','И','О','У,'Ы','Э','Ю','Я'];

st := st+['a','e','и','о','у','ы','э','ю','я'];

n: =0;

while not eof(ft) do begin

read(ft, ch); if ch in st then n:=n+l;

end;

close(ft);

writeln; write('кол-во гласных букв =',n);

end.

Поскольку длина текста (файла) неизвестна, то в цикле «пока» используется логическая функция eof(f), которая возвращает значение TRUE, если найден конец файла.

Пример 5. Шифрование и дешифрование текста.

Программа шифрования заданного текста (sekret) использует следующее правило шифровки: каждая буква в тексте заменяется на букву, расположенную на n позиций вправо от искомой в русском алфавите. Причем последним символом алфавита является пробел '', а далее алфавит продолжается циклически.

Значение смещения n находится во внешнем файле 'n.key', который формируется программой key. Зашифрованный текст выводится во внешний файл с именем «шифр.eхe» , а также на дисплей.

Программа дешифровки (retsek) считывает шифрованный текстиз файла «шифр.tхt» и выводит на экран дисплея искомый текст.

Программа 27 (а)

program key;

var

n : integer; f : file of integer;

begin , .

assign (f,'n.key'); rewrite(f); write\('Bвeди ключ(смещение): ');

readln(n);

write(f,n); close(f);

end.

Программа 27 (б)

program sekret;

var

| slovo,anslovo: string[100];

alfavit : string[33];

n, i, k, p : integer;

fkl : file of integer;

fs : text;

begin

alfavit:='абвгдежзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя ';

assign(fkl,'n.key'); reset(fkl); read(fkl,n); close(fkl);

writeln; write('введи текст: ');

readln(slovo); anslovo:='';

for k:=l to length(slovo) do begin for i:=l to 33 do

if slovo[k]=alfavit[i] then begin p:=i+n;

if p >33 then p:=p mod 33;

anslovo:=anslovo+alfavit[p];

end;

end;

assign(fs,'шифр.txt'); rewrite(fs); write(fs,anslovo);close(fs);

writeln; write(ansiovo) ;

end.

Программа 27 (в)

program retsek;

var slovo, anslovo : string[100];

alfavit : string[33];

n, i, k, p : integer;

fi : file of integer;

f : text;

begin alfavit:='абвгдежзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя ';

assign(fi,'n.key'); reset(fi); read(fi.n); close(fi);

assign(f,'шифр.txt'); reset(f); read(f,anslovo); close(f)

slovo:='' ;

for k:=l to length(anslovo) do

begin for i:=l to 33 do

if anslovo[k]=alfavit[i] then

begin p:=i-n; if p < 1 then p:=33-p mod 33;

slovo:=slovo+alfavit[p];

end;

end;

writeln; write('TeKCT шифровки: ',slovo);

end.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие проблемы решаются при использовании файлов?

2. Какие операции и функции используются при работе с файлами?

3. Найдите площадь выпуклого четырехугольника со сторонами х, у, z, t и одной

из диагоналей d.

4. Заданы три комплексных числа. Найдите их сумму,

5. Имеется внешний файл записей «lab.zap», содержащий сведения об ученика.' школы. Файл формируется приведенной ниже программой.

Составьте программу, в которой необходимо сделать следующее:

а) упорядочить файл по признаку «class» в порядке возрастания;

б) упорядочить файл по признаку «god» в порядке убывания;

в) упорядочить файл в алфавитном порядке.

program lab;

type shcoo 1= record

fiо : string[20], class : 1 .. 11; god : integer; pol: char;

end;

var x:array[1..100] ofshcool; n,i:integer; f:file of school;

begin

write ('введите кол-во учеников:'); readln(n); assign(f,'lab.zap'); rewnte(f);

for i:=l to n do with x[i] do

begin \write('введи Ф.И.О.',1,'-ого ученика:'); readln(fio);

write('клacc:'); readln(class);

write('гoд рождения:-'); readln(god); write('пол(M/Ж):-');

readln(pol); write(f,x[i])…;

end; close(f);

end.

6. Задание рассчитано на двух студентов, использующих «электронную почту» на одном компьютере. Первый студент составляет программу, в которой формирует внешний файл «письмо». Второй студент должен «прочитать» файл и сформировать «ответ».

ПИСЬМО ОТВЕТ

а) последовательность целых чисел до 100 | квадраты этих чисел;

б) простые числа в интервале от 1 до 200 | сумма этих чисел