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:
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.
Оператор перехода позволяет перейти от текущего места выполнения программы в другое место, которое не является следующим по порядку. Данный оператор нарушает нормальный ход выполнения программы.
Переход осуществляется при помощи так называемых меток.
Метка - это идентификатор или целое число без знака в диапазоне от 0 до 9999, которое находится перед каким-либо оператором программы и отделен от него двоеточием. Все используемые в программе метки должны быть предварительно объявлены в разделе объявления меток, начинающимся СЛОВОМ label.
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:
Здесь goto — зарезервированное слово (перейти [на метку]); — метка.
Label 1; // Объявляем метку с именем 1 var
a: Integer; begin
a: = 10;
Goto 1; // Переход на метку 1
а:= sqrt(a); // Этот оператор не будет выполняться никогда! 1: а:= а + а; // Оператор, помеченный меткой 1 end;
Операторы условного перехода
Оператор условия предназначен для выполнения или невыполнения каких-либо действий, зависящих от результата условия типа Boolean. Этот оператор применяют для разветвления выполнения программы,
т. е. если данное условие истинно (и только в этом случае!), то выполняется некоторая последовательность операторов, в противном случае выполняются другие операторы. Вид оператора условия таков:
if условие then оператор1 else оператор2;
Оператор условия может быть записан и в упрощенной форме:
if условие then оператор;
Приведем примеры использования операторов условия:
if а > 0 then b: = sqrt (a) else b: = a * 2; // Оператор условия
if a = 10 then b: = b + 1; // Упрощенная форма
Для того чтобы организовать ветвление на несколько направлений (более двух), можно использовать несколько операторов условия, вложенных друг в друга. Вложение операторов условия происходит по тем же правилам, что и вложение составных операторов.
В отличие от других языков программирования в Object Pascal приоритет операций отношения меньше, чем у логических» операции, по этому отдельные составные части сложного логического выражения заключаются в скобки. Например, такая запись предыдущего оператора будет неверной:
if a>b and b 0 then …// Ошибка так как фактически (с учетом приоритета операции) компилятор будет транслировать такую строку:
if a> (b and b)0 then…
Условные операторы предназначены для выбора к исполнению одного из возможных действий (операторов) в зависимости от некоторого условия (при этом одно из действий может отсутствовать). В качестве условий выбора используется значение логического выражения. В Турбо Паскале имеются два условных оператора: if и case.
Оператор условия if
Оператор условия if может принимать одну из следующих форм:
if <условие> then <оператор1>
else <оператор2>;
if <условие> then <оператор>;
Оператор условия if выполняется следующим образом. Сначала вычисляется выражение, записанное в условии. В результате его вычисления получается значение булевского типа. В первом случае, если значение выражения есть True (истина), выполняется <оператор1>, указанный после слова then. Если результат вычисления выражения в условии есть False (ложь), то выполняется <оператор2>. Во втором случае - если результат выражения Тгuе, выполняется <оператор>, если False - выполняется оператор, следующий сразу за оператором if. По правилам каждая из ветвей может содержать либо один выполняемый оператор, либо несколько, объединенных в составной оператор. Точка с запятой перед E lse не ставится.
Оператор выбора case
Если один оператор if может обеспечить выбор из двух альтернатив, то оператор выбораcase позволяет сделать выбор из произвольного числа имеющихся вариантов.
case <выражение-селектор> of
<список1>: <оператор1>;
<список2>: <оператор2>;
<списокN>: <операторN>;
Оператор caseработает следующим образом. Сначала вычисляется значение выражения-селектора, затем обеспечивается реализация того оператора, константа выбора которого равна текущему значению селектора. Если ни одна из констант не равна текущему значению селектора, выполняется оператор, стоящий за словомelse. Если словоelseотсутствует, активизируется оператор, находящийся за словомend, т.е. первый оператор за границейcase.
Выражение-селектор - это простая переменная целого, символьного, перечисляемого или логического типов, в зависимости от значения которой принимается решение;
Список констант выбора состоит из произвольного количества значений, или диапазонов, отделенных друг от друга запятыми. Тип констант должен совпадать cтипом селектора;
В указанном формате предполагается использование одного оператора для каждой альтернативы, но при необходимости можно можно задать несколько операторов, группировав их в составной оператор.
Ветвь Else не обязательна, и в отличие от оператора if, перед ней можно ставить точку с запятой.
Операторы повтора
Если в программе возникает необходимость неоднократно выполнить некоторые операторы, то используются операторы повтора (цикла). В языке Паскаль различают три вида операторов цикла: while, repeat, for.
Оператор while
Оператор while (пока) называют оператором цикла с Предусловием за то, что проверка условия выполнения тела цикла производится в самом начале оператора.
while <условие продолжения повторений> do
<тело цикла>;
Условие – логическое выражение. Тело цикла – простой или составной оператор. Составной оператор используется в тех случаях, когда тело цикла состоит из 2-х и более операторов.
Перед каждым выполнением тела цикла вычисляется значение выражения условия. Если результат равен True, тело цикла выполняется и снова вычисляется выражение условия. Если результат равен False, происходит выход из цикла и переход к первому оператору, стоящему сразу за телом цикла.
Оператор повтора repeat
Оператор repeatреализует цикл спостусловием . Цикл с постусловием всегда будет выполнен хотя бы один раз.
<оператор1>;
<оператор2>;
<оператор N >;
until <условие окончания цикла>;
Операторы, заключенные между словами repeat и until, являются телом цикла. Вначале выполняется тело цикла, затем проверяется условие выхода из цикла. Если результат логического выражения равен False, то тело цикла активизируется еще раз; если результат True, происходит выход из цикла.
Оператор повтора for
Это оператор с известным числом повторений. Часто этот оператор повтора называют оператором цикла с параметром, так как число повторений задается переменной, называемой параметром цикла , илиуправляющей переменной .
Оператор повтора for может быть представлен в двух форматах:
for
<параметр цикла>
:=
for
<параметр цикла>
:=
где <параметр цикла> - это переменная целого, символьного, логического или перечисляемого типов;
SI и S2 - выражения, определяющие соответственно начальное и конечное значения параметра цикла;
for ... do - заголовок цикла;
Тело цикла может быть простым илисоставным оператором. Оператор for обеспечивает выполнение тела цикла до тех пор, пока не будут перебраны все значения параметра цикла от начального до конечного.
Действие команды. Параметру цикла присваивается значение выражения S1. Если оно меньше или равно, чем значение выраженияS2, то выполняется тело цикла. После этого значение параметра автоматически увеличивается на единицу и оно снова сравнивается со значением выраженияS2 и т.д. Когда значение параметра станет больше, чем значение выраженияS2, то выполняется следующий после цикла оператор.
Шаг изменения параметра цикла для оператора for…to…doравен +1, а для оператораfor…downto…doравен -1.
Вопросы для самопроверки:
Формат оператора присваивания. Допустимо ли использование величин разных типов в арифметическом выражении?
В чем заключается отличие оператора ввода Read от оператора Readln?
Укажите форматы вывода данных.
Какие виды ветвлений реализованы в Turbo Pascal?
Для чего используются ветвления? Приведите примеры.
Две формы записи условного оператора If.
Формат записи вложенного оператора If.
Формат записи оператора выбора Case?
В каких случаях используется составной оператор Begin…end?
Как в блок-схемах изображаются разветвленные алгоритмы?
Что такое цикл?
Какие виды циклов реализованы в Turbo Pascal?
Что такое тело цикла?
В каком случае тело цикла заключается в операторные скобки begin…end?
В чем отличия операторов повтора while и repeat?
В каких случаях предпочтительнее использовать для организации циклов оператор повтора for? Что записывается в заголовке этого оператора?
Каким образом в операторе цикла for описывается направление изменения значения параметра цикла?
При решении большинства задач вычислительные процессы разветвляются. Для определения дальнейшего направления исполнения программы используются выбирающие операторы. К этому классу относится условный оператор и оператор выбора .
Условный оператор, используемый для разветвления алгоритма на два направления, является одним из ключевых средств не только языка Паскаль , но и любого другого языка программирования.
Условный оператор может быть в двух формах: полной и краткой.
Полная форма условного оператора
Полная форма условного оператора в языке Паскаль имеет следующий вид:
- if выражение then
- оператор1
- оператор2
Элемент выражение является логическим выражением. Если выражение имеет значение true (истина), то выполняется оператор1 (ветвь then ), иначе – оператор2 (ветвь else ). Затем, управление передается оператору, следующему после условного.
Рассмотрим фрагмент кода программы, определяющей минимальное значение из двух чисел:
{Фрагмент кода программы}
- if (a > b) then
- minDig:= b
- minDig:= a;
- writeln (minDig);
Если значение переменной a окажется больше значения переменной b , то выполнится оператор присваивания по ветке then (minDig получит значение b ), иначе - по ветке else (minDig получит значение a ), затем будет выведено значение переменной minDig .
В условном операторе после then и после else может располагаться только один оператор. Поэтому, если требуется использовать не один, а несколько операторов, то применяется составной оператор.
Краткая форма условного оператора
Краткая форма условного оператора записывается в следующем виде:
- if выражение then
- оператор
Если выражение принимает значение true (истина), то выполняется оператор , в противном случае происходит переход к следующему оператору программы. Так, в ниже следующем фрагменте кода программы, если число х окажется нечетным, то его значение будет увеличено на 1 (т. е. станет четным), в противном случае происходит переход к выводу значения х на экран.