32. Оператор выбора case
Оператор case используется для выбора одного из нескольких направлений дальнейшего хода программы. Этот оператор имеет вид:
case p of
a: s1;
b: s2;
. .
n: sn;
else sn+1;
end;
При выполнении оператора case сначала вычисляется выражение p, называемое селектором выбора. Выражение p должно принадлежать типу данных, имеющему конечное число значений (например: integer). Затем, в зависимости от полученного значения (если оно равно одной из констант a, b, …, n, которые называются константами выбора), выполняется один из операторов s1, s2, …, sn, помеченный соответствующей константой. Каждый из этих операторов может быть составным. Затем управление передается следующему (после case) оператору в программе.
Если значение выражения p не совпадает ни с одной из констант выбора, выполняется оператор sn+1, содержащийся после ключевого слова else, причем ветвь else в операторе case необязательна.
Зарезервированные слова case, of, else и end имеют смысл вариант, из, иначе и конец.
Кроме одиночных констант в вариантах оператора case могут использоваться диапазоны значений и списки (представленные через запятую).
Пример использования оператора case:
program number; { Определение времени года по номеру месяца}
var
month: integer; {номер месяца}
begin
write (’Введите номер месяца:’);
readln (month);
writeln (‘Время года:’);
case month of
1, 2, 12: writeln (’зима’);
3..5: writeln (’весна’);
6..8: writeln (’лето’);
9..11: writeln (’осень’);
else writeln (’число должно быть от 1 до 12’);
end;
end.
33. Массивы - это совокупности однотипных элементов. Характеризуются они следующим:
каждый компонент массива может быть явно обозначен и к нему имеется прямой доступ;
число компонент массива определяется при его описании и в дальнейшем не меняется.
Для обозначения компонент массива используется имя переменной-массива и так называемые индексы, которые обычно указывают желаемый элемент. Тип индекса может быть только порядковым (кроме longint). Чаще всего используется интервальный тип (диапазон).
Описание типа массива задается следующим образом:
type
имя типа = array[ список индексов ] of тип
Здесь имя типа - правильный идентификатор; список индексов - список одного или нескольких индексных типов, разделенных запятыми; тип - любой тип данных.
Вводить и выводить массивы можно только поэлементно.
Пример 1. Ввод и вывод одномерного массива.
const
n = 5;
type
mas = array[1..n] of integer;
var
a: mas;
i: byte;
begin
writeln('введите элементы массива');
for i:=1 to n do readln(a[i]);
writeln('вывод элементов массива:');
for i:=1 to n do write(a[i]:5);
end.
Определить переменную как массив можно и непосредственно при ее описании, без предварительного описания типа массива, например:
var a,b,c: array[1..10] of integer;
Если массивы a и b описаны как:
var
a = array[1..5] of integer;
b = array[1..5] of integer;
то переменные a и b считаются разных типов. Для обеспечения совместимости применяйте описание переменных через предварительное описание типа.
Если типы массивов идентичны, то в программе один массив может быть присвоен другому. В этом случае значения всех переменных одного массива будет присвоены соответствующим элементам второго массива.
Вместе с тем, над массивами не определены операции отношения. Сравнивать два массива можно только поэлементно.
Так как тип, идущий за ключевым словом of в описании массива, - любой тип Турбо Паскаль, то он может быть и другим массивом. Например:
type
mas = array[1..5] of array[1..10] of integer;
Такую запись можно заменить более компактной:
type
mas = array[1..5, 1..10] of integer;
Таким образом возникает понятие многомерного массива. Глубина вложенности массивов произвольная, поэтому количество элементов в списке индексных типов (размерность массива) не ограничена, однако не может быть более 65520 байт.
Работа с многомерными массивами почти всегда связана с организацией вложенных циклов. Так, чтобы заполнить двумерный массив (матрицу) случайными числами, используют конструкцию вида:
for i:=1 to m do
for j:=1 to n do a[i,j]:=random(10);
Для "красивого" вывода матрицы на экран используйте такой цикл:
for i:=1 to m do begin
for j:=1 to n do write(a[i,j]:5);
writeln;
end;
Индекс массива
Номер элемента массива называется индексом. Индекс – это значение порядкового типа, определенного, как тип индекса данного массива. Очень часто это целочисленный тип ( integer , word или byte ), но может быть и логический и символьный.
Описание массива в Паскале. В языке Паскаль тип массива задается с использованием специального слова array (англ. – массив), и его объявление в программе выглядит следующим образом:
Type < имя _ типа >= array [ I ] of T;
где I – тип индекса массива, T – тип его элементов.
Можно описывать сразу переменные типа массив, т.е. в разделе описания переменных:
Var a,b: array [ I ] of T;
Обычно тип индекса характеризуется некоторым диапазоном значений любого порядкового типа : I 1 .. I n . Например, индексы могут изменяться в диапазоне 1..20 или ‘ a ’..’ n ’.
При этом длину массива Паскаля характеризует выражение:
ord ( I n )- ord ( I 1 )+1.
Вот, например, объявление двух типов: vector в виде массива Паскаля из 10 целых чисел и stroka в виде массива из 256 символов:
Type Vector=array [1..10] of integer; Stroka=array [0..255] of char;
С помощью индекса массива можно обращаться к отдельным элементам любого массива, как к обычной переменной: можно получать значение этого элемента, отдельно присваивать ему значение, использовать его в выражениях.
Опишем переменные типа vector и stroka :
Var a: vector; c: stroka;
далее в программе мы можем обращаться к отдельным элементам массива a или c . Например, a [5]:=23; c [1]:=’ w ’; a [7]:= a [5]*2; writeln ( c [1], c [3]).
Вычисление индекса массива Паскаля
Индекс массива в Паскале не обязательно задавать в явном виде. В качестве индекса массива можно использовать переменную или выражение, соответствующее индексному типу. Иначе говоря, индексы можно вычислять.
Этот механизм – весьма мощное средство программирования. Но он порождает распространенную ошибку: результат вычислений может оказаться за пределами интервала допустимых значений индекса, то есть будет произведена попытка обратиться к элементу, которого не существует. Эта типичная ошибка называется «выход за пределы массива».
Пример программы с ошибкой массива Паскаля
Program primer _ error ; Type vector=array [1..80] of word; var n: integer; a: vector; begin n:=45; a[n*2]:=25; end .
Хотя данная программа полностью соответствует синтаксису языка, и транслятор «пропустит» ее, на стадии выполнения произойдет ошибка выхода за пределы массива Паскаля. При n =45 выражение n *2=90, компьютер сделает попытку обратиться к элементу массива a [90], но такого элемента нет, поскольку описан массив размерностью 80.
Будем считать, что хорошая программа должна выдавать предупреждающее сообщение в случае попытки обращения к несуществующим элементам массива. Не лишним будет проверять возможный выход как за правую, так и за левую границы массива, ведь не исключено, что в результате вычисления значения выражения получится число, находящееся левее границы массива Паскаля.
Из всего этого следует сделать вывод: программисту надо быть очень аккуратным при работе с индексами массива.
34. Отличительной особенностью Паскаля от большинства процедурных языков является то, что все переменные должны быть инициализированы. То есть в разделе VAR переменным отводится место, а начальное значение этих величин специально не устанавливается. Поэтому после объявления массива необходимо его элементам задать необходимые значения. Широко используется три способа инициализации одномерного массива.
1. Если значения элементов массива определены до начала работы программы, то есть известны на этапе формулировки задания на программирование, то можно использовать следующий способ:
CONST A: ARRAY [1..10] OF REAL = (0.1, -15.3, 7, 0, -11.89, 4, -78,11.2, 1,0.01);
При таком объявлении массива в разделе констант вы заносите в одномерный массив А по порядку А[1] = 0.1, А[2] = -15.3,... А[10] = 0.01 вещественные числа, перечисленные в круглых скобках. При этом массив является массивом переменных, то есть в процессе работы программы можно менять содержимое любого разряда одномерного массива. Этот способ, конечно, является нарушением по стандарту Паскаля, однако очень часто используется на практике. 2. Второй способ применяется в том случае, если исходные данные необходимо ввести с клавиатуры в процессе выполнения программы. Поскольку одномерный массив представляет собой конечный набор однотипных элементов, пронумерованных с помощью индекса (переменной перечисляемого типа), то удобно использовать арифметический цикл (оператор FOR) для ввода значений непосредственно с клавиатуры. При этом можно предложить два равноценных приема. Предположим, в вашей программе сделаны объявления: CONST M=1; N=15; VAR A: ARRAY[M .. N] OF REAL; где M – нижняя, a N верхняя границы индексов. Первый способ ввода будет иметь инструкцию: WRITELN('Введите массив А, из 15 вещественных чисел'); FOR I := М ТО N DO READ(A[I]); При таком способе оператор может ввести все 15 чисел через пробел в одну строку и только затем нажать на клавишу Enter. Если он считает нужным, то он может вводить группы чисел (например, по 3 числа, чтобы не ошибиться) через пробелы и нажимать Enter. А можно вводить на каждой строке только по одному числу. Второй способ ввода имеет вид: FOR I := M TO N DO BEGIN WRITE('A[', I:1,'] = '); READLN(A[I]) END; Этот фрагмент программы позволяет вам вводить число непосредственно за подсказкой компьютера, курсор для ввода стоит через пробел за знаком равенства. 3. Третий способ заполнения используется для массивов малых размерностей и заключается в прямом присвоении в теле программы значений элементам массива. Например, допустимы следующие операторы: FOR I := М ТО N DO А[I] := 0;
Пример 29. В результате измерения случайного параметра сформирован массив из N вещественных чисел. Вычислить эмпирическую среднюю
и среднее квадратическое отклонение
Обозначим М = и S = σ, тогда алгоритм программы будет иметь вид.
Как мы только что обсуждали, ввод массива — это инструкция, содержащая несколько операторов, в том числе оператор цикла FOR. Но здесь и во всех последующих примерах мы не будем уточнять способ ввода одномерного массива, оставляя выбор за программистом.
PROGRAM PR29; CONST N=10; VAR X: ARRAY [1.. N] OF REAL; I: INTEGER; S, M: REAL; BEGIN WRITELN('Введите массив X, из', N:2,' вещественных чисел'); FOR I := 1 TO N DO READ(X[I]); M:=0; S:= 0; FOR I := 1 TO N DO M := M + X[I]; M:=M/N; FOR I := 1 TO N DO S := S + (X[I] - M) * (X[I] - M); S := SQRT(S / (N - 1)); WRITELN('M - ', M :10:6,', S = ', S :9:6); END.
Отображение на экране значений одномерного массива.
Если в результате работы вашей программы массив изменил свое состояние и необходимо значения каждого из его элементов отобразить на монитор, то можно воспользоваться любым из двух способов, описанных ниже. Предположим, в вашей программе сделаны объявления: CONST M = 1; N=15; VAR A: ARRAY [M .. N] OF REAL;
Тогда первый способ вывода элементов массива в строку будет иметь инструкцию:
WRITELN('Элементы массива А имеют значения:'); FOR I := М ТО N DO WRITE(A[I]: С: D,''); WRITELN; В этой инструкции первый оператор WRITELN сообщает оператору, какую информацию он увидит на экране. Второй оператор сформирует цепочку вещественных чисел, разделенных пробелами в формате: С: D. Третий оператор WRITELN переведет курсор на новую строку.
Второй способ обеспечивает вывод значений элементов массива в столбец, причем каждый из элементов будет идентифицирован:
FOR I := М ТО N DO WRITELN('A[', I:2,'] - ', А[I]: С: D);
35. Разработка алгоритма.
Алгоритм - это
a. описание последовательности действий для решения задачи или достижения поставленной цели;
b. правила выполнения основных операций обработки данных;
c. описание вычислений по математическим формулам.
Перед началом разработки алгоритма необходимо четко уяснить задачу: что требуется получить в качестве результата, какие исходные данные необходимы и какие имеются в наличии, какие существуют ограничения на эти данные. Далее требуется записать, какие действия необходимо предпринять для получения из исходных данных требуемого результата.
На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:
словесная
(записи на естественном языке);
графическая
(изображения из графических символов);
псевдокоды
(полуформализованные описания алгоритмов
на условном алгоритмическом языке,
включающие в себя как элементы языка
программирования, так и фразы естественного
языка, общепринятые математические
обозначения и др.);
программная
(тексты на языках программирования).
Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.
Пример. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел.
Алгоритм может быть следующим:
1. задать два числа;
2. если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;
3. определить большее из чисел;
4. заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;
5. повторить алгоритм с шага 2.
Описанный алгоритм применим к любым натуральным числам и должен приводить к решению поставленной задачи. Убедитесь в этом самостоятельно, определив с помощью этого алгоритма наибольший общий делитель чисел 125 и 75.
Словесный способ не имеет широкого распространения по следующим причинам:
такие
описания строго не формализуемы;
страдают
многословностью записей;
допускают
неоднозначность толкования отдельных
предписаний.
Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным.
При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.
Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой.
Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.
Он занимает промежуточное место между естественным и формальным языками.
С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.
В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя. Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.