- •Иркутский государственный университет путей сообщения кафедра “информатика” конспект лекций по дисциплине “программирование на алгоритмическом языке высокого уровня”
- •Иркутск
- •Программирование и алгоритмические языки в историческом аспекте
- •Введение в Паскаль
- •Алфавит Паскаля
- •Служебные (ключевые) слова
- •Константы
- •Запись чисел
- •Переменные
- •Типы данных
- •Стандартные функции
- •Выражения
- •Выражения целого типа
- •Выражения вещественного типа
- •3,61·109 X – 526,237 3.61e9 * X – 526.237 * Sqrt(0.2*y) Выражения логического типа
- •Операторы присваивания
- •Программа и этапы ее разработки. Структура программы
- •Var X, s : Word;
- •Комментарии
- •Ввод данных
- •Вывод данных
- •Бесформатный способ вывода
- •±D.DdddddddddE±dd
- •Форматный способ вывода
- •Структуры данных
- •Массивы
- •Var a : Array [1..2,1..3] Of Integer;
- •Error 201: Range check error
- •Var a : tMatrix;
- •Var Doska : Array [‘a’..’h’,1..8] Of Char;
- •Var Roma : Array [1..787] Of Word;
- •Var Roma : Array [-754..33] Of Word;
- •Var Ozenka : Array [1..2,1..3] Of Word;
- •Var Ozenka : Array [Fam, Predm] Of 2..5;
- •Var a: Array [1..3, 1..4, 1..5] Of Integer;
- •Var I, j: Byte;
- •Алгоритм и его свойства
- •Схемы алгоритмов
- •Базовые структуры
- •Цепочка
- •Ветвления
- •Альтернатива
- •If (условие)
- •Вариант 2 – с использованием операции конъюнкция
- •Часто встречающиея ошибки программирования:
- •Var X, y, s_left, s_right, alfa, sin_alfa, segment : Real;
- •Переключатель
- •Var Month: 1..12;
- •Бесконечные циклы
- •Циклы с предусловием
- •Var I, s : Word;
- •Var I, s, n : Word;
- •Программа
- •Var n, min, max, s, count: Word;
- •Часто встречающиея ошибки программирования:
- •Циклы с постусловием
- •Var I, s : Word;
- •Var I, s, n : Word;
- •Программа
- •Var n,min,max,s,count: Word;
- •Var k : Word;
- •X, y, s : Real;
- •Var Month: 1..12;
- •Var n, s : Word;
- •Var I, s : Word;
- •Примеры:
- •Var I, j, k : Word;
- •Var I, i_max, vector_max : Integer;
- •Vector : Array [1..N] Of Integer;
- •Var I, s : Integer;
- •Vector : Array [1..N] Of Integer;
- •Var I, k, m : Integer;
- •Vector : Array [1..N] Of Integer;
- •Var I, s, count : Integer;
- •Vector : Array [1..N] Of Integer;
- •Var I, k, min, max, i_min, i_max : Integer;
- •Vector : Array [1..N] Of Integer;
- •Var I, k, i_otr, i_pol : Integer;
- •Vector : Array [1..N] Of Integer;
- •Var I, k, posl : Integer;
- •Vector : Array [1..N] Of Integer;
- •Var I, j, t : Integer;
- •Vector : Array [1..K] Of Integer;
- •Var I, j, t : Integer;
- •Vector : Array [1..K] Of Integer;
- •Var I, j, k : Integer;
- •Var I, j, k, posl : Integer;
- •Var I, j, k, m : Integer;
- •Var I, j, k, i_max, j_min : Word;
- •Var I, j, t : Integer;
- •V : Array [1..K] Of Integer;
- •Var I, j, m, t : Integer;
- •V : Array [1..K] Of Integer;
- •Var I, j, b, c : Word;
- •Часто встречающиея ошибки программирования:
- •Множества
- •Var r : tSymb;
- •Основные операции со множествами
- •Типизированные файлы
- •Var f_int : tFile_Int;
- •Var n : Integer;
- •Функции для работы с типизированными файлами
- •И процедуры:
- •Var n : Integer;
- •Текстовые файлы
- •Var f_text : tFile_text;
- •Программа:
- •Var stud_1 : tStudent;
- •Var student : tKadr;
- •Var coord : tCoord;
- •Ключ : ();
- •Подпрограммы
- •Подпрограммы-функции
- •Var p : Real;
- •Var s : Real;
- •Var I: Word;
- •Var a, b, c : Integer;
- •Var a, b, c : Integer;
- •Var a, b : Integer;
- •Var a, b, c: Integer;
- •Рекурсия
- •5 * 4 * Factorial(3)
- •5 * 4 * 3 * Factorial(2)
- •5 * 4 * 3 * 2 * Factorial(1)
- •Var k: Integer; Func_2
- •Var temp : Integer;
- •Особенности рекурсии:
- •Процедуры
- •Var I: Word;
- •Var I, i_min, i_max: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I, j, k: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I, j, k: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I, j, k: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I: Word;
- •Var I, j: Word;
- •Программные модули
- •Структура модуля
- •Interface
- •Implementation
- •Var f: Text;
- •Var p: Real;
- •Var temp: Real;
- •Компиляция модулей
- •Взаимное использование модулей
- •Ссылки и динамические переменные
- •Var a, b: tPntint;
- •X, y: tPntchar;
- •Динамические структуры данных
- •Связные списки
- •Inf: Integer;
- •Var head, q : tPoint;
- •Inf: Integer;
- •Var head, q : tPoint;
- •Добавление нового элемента в список
- •Var head, q, r: tPoint;
- •Inf: Integer;
- •Var head, q, r : tPoint;
- •Удаление элемента из списка
- •Inf: Integer;
- •Var head, q, r : tPoint;
- •Сортированные списки
- •Var head, q, r, V: tPoint;
- •Inf: Integer;
- •Var head, q, r, V : tPoint;
- •Бинарные деревья
- •Var root, q, V: tRebro;
- •Интерфейс:
- •Var root, q, V : tRebro;
- •Поиск заданного узла в дереве
- •Var root, q, V : tRebro;
- •Удаление узла из дерева
- •Var root, q, V, r : tRebro;
- •Объектно-ориентированное программирование
- •Var X, y, dx, dy: Word;
- •Var x0, y0, dx, dy: Word;
- •Var x0, y0, dx, dy, radius: Word;
- •Var x0, y0, dx, dy, radius: Word;
- •Основы алгебры логики
- •Логическая функция не (отрицание)
- •Логическая функция и (конъюнкция – логическое умножение)
- •Логическая функция или (дизъюнкция – логическое сложение)
- •Логическое следование (импликация)
- •Логическое совпадение(эквивалентность)
- •Закон исключенного третьего
- •Закон противоречия
- •Закон двойного отрицания
- •Закон контрапозиции
- •Закон расширенной контрапозиции
- •Закон перестановки посылок
- •Закон силлогизма
- •Закон де Моргана
- •Системы счисления
- •Двоичная система счисления
- •Восьмеричная система счисления
- •Шестнадцатиричная система счисления
- •Арифметические операции в двоичной системе счисления
- •1111 11 11 - Переносы
- •Арифметические операции в восьмеричной системе счисления
- •Арифметические операции в 16-ричной системе счисления
- •1. Ошибки при компиляции
- •2. Ошибки времени выполнения а) Ошибки системы ms-dos
- •Б)Ошибки ввода-вывода
- •В)Критические ошибки
- •Г)Фатальные ошибки
Var x0, y0, dx, dy, radius: Word;
driver, regim: Integer;
ring: TRing; создаем экземпляр объекта – переменную ring
Begin
driver:=detect; автоопределение графического драйвера
InitGraph(Driver,Regim,'C:\BP\BGI'); инициализация графического режима
SetBkColor(1); цвет фона - синий
ClearDevice; очистка экрана
SetColor(14); цвет фигур - желтый
x0:=100; x0 и y0 – начальные координаты центра окружности
y0:=150;
dx:=50; dx и dy – шаги по координатам
dy:=40;
radius:=10; радиус окружности
ring.Init(x0, y0, radius); инициализация окружности: задаем начальные координаты ее центра и радиус
ring.Show; выводим окружность на экран по заданным координатам
Delay(1000); пауза в 1 сек
ring.Move(dx, dy); перемещаем окружность на dx,dy
Метод ring.Moveне был определен при описании объектаTRing, поэтому будет вызван метод родительского объектаpixel.Move– на экране переместится точка, а не окружность.
Таким образом, если метод объекта-предка не переопределен в объекте-потомке, то будет работать метод объекта-предка.
Вспомним описание этого метода:
Procedure TPix.Move; перемещение
Begin
Hide; скрытие
x:=x + da; изменение координат
y:=y + db;
Show; появление
End;
Можно заметить, что метод Moveобращается к методамShowиHide. Смысл этих обращений очевиден: сначала объект делается невидимым на экране (вызывается методHide), задаются его новые координаты, и он снова делается видимым (вызывается методShow). Что произойдет, если методMoveиспользовать в программе одновременно с двумя экземплярами различных объектов:pixelиring?
Метод Moveнаследуется объектомTRing от объектаTPix, а методыHide и Show, поскольку сокрытие и показ окружности на экране осуществляются не так, как точки, в объектеTRingпереопределяются с добавлением новой глобальной переменнойradи заданием цвета фигуры. Для точки при этом никаких осложнений не возникнет, поскольку все вызываемые методыInit, Show и Hide являются для нее родными.
Что касается окружности, то при вызове метода Ring.Moveсистема пытается обнаружить метод с таким же именем в описании объектаTRing, и, не найдя его, продолжает поиски в объекте-предкеTPix. В результате имеет место обращение к методу предкаpixel.Move. После этого из методаMoveвроде бы должны быть вызваны переопределенные методыring.Hideиring.Show. Однако этого не происходит: из унаследованного методаpixel.Move экземпляр объектаringвместоring.Hideиring.Show вызывает одноименные методы объектаTPix:pixel.Hideиpixel.Show.
Это объясняется тем, что методы pixel.Move, pixel.Hideиpixel.Showжестко связаны, поскольку они были откомпилированы в едином контексте – объектном типеTPix. Другими словами, связь между этими методами, которая была установлена при компиляции, имеетстатическийхарактер. Поэтому в этом случае будет перемещаться точка, а не окружность.
Как сделать так, чтобы методы HideиShowвызывались в зависимости от того, экземпляр какого объекта обращался к методуMove?
В этом случае используется механизм динамического(позднего) связывания – в отличие отстатического(раннего) связывания. Указанный механизм реализуется с помощьювиртуальныхметодов: заголовок виртуального метода вописанииобъекта-предка дополняется словомVirtual:
Procedure TPix.Show; Virtual;
Procedure TPix.Hide; Virtual;
Если в потомках этого объектного типа имеются переопределенные методы (методы с тем же именем), то они тоже должны быть объявлены в описании этих потомков как виртуальные и при этом иметь тот же наборформальных параметров, что и метод объекта-предка:
Procedure TRing.Show; Virtual;
Procedure TRing.Hide; Virtual;
В данном случае методы инициализации и перемещения объектов виртуальными не объявляются! В методах же инициализации экземпляров объектовInitвместо словаProcedureиспользуется словоConstructor:
a) для объекта Tpix :
Constructor Init(a, b: Word);
. . . . . . . . . . .
Constructor TPix.Init;
Begin
x:=a;
y:=b;
End;
b)для объектаTring :
Constructor Init(a, b, r: Word);
. . . . . . . . . . .
Constructor TRing.Init;
Begin
x:=a;
y:=b;
rad:=r;
End;
Теперь при использовании динамического связывания один и тот же метод Moveбудет работать по-разному (перемещает точку или окружность) – в зависимости от того, какой объект его вызывает. Именно это свойство объектов называетсяполиморфизмом.
Таким образом, если в объектном типе имеется хотя бы один виртуальныйметод, то в нем также должен быть описан и специальный метод, известный какконструктор, который применяется к экземпляру объектадопервого обращения к виртуальному методу. В силу этогоконструкторобычно представляет собой метод, задающий для объекта некоторые начальные значения, то есть выполняющий егоинициализацию.
Для каждого объекта, содержащего виртуальные методы, в оперативной памяти создается таблица виртуальных методов. Эта таблица содержит указатели на код, соответствующий каждому виртуальному методу, определенному в типе. Связь между экземпляром объекта и его таблицей виртуальных методов устанавливается как раз с помощьюконструктора.
Итак, для каждого типа объекта (класса объектов) создается только однатаблиц виртуальных методов, а отдельные экземпляры объекта содержат только адрес этой таблицы. Значение этого адреса и устанавливается процедурой, называемойконструктором.В ней вместо словаProcedureиспользуется словоConstructor.
Таким образом:
конструкторопределяется в каждом объектном типе, имеющем виртуальные методы,
конструктордолжен вызываться для каждого экземпляра объектадовызова виртуальных методов,
конструктор, помимо описанных в нем действий, устанавливает связь между объектом и таблицей виртуальных методов, содержащей адреса кодов, которые реализуют виртуальные методы,
сам конструкторвиртуальным быть не может.
Доступ к полям объекта рекомендуется осуществлять не напрямую, а только с помощью методов. Такой подход гарантирует корректное использование данных объекта и их защиту от нежелательного доступа, который может повлечь непредсказуемые последствия. Поэтому поля и методы в описании объектного типа могут быть объявлены как скрытыми, так и общедоступными. Соответствующие разделы в описании объекта открываются директивами PrivateиPublic:
Type TRing = Object (TPix) объект TRing – потомок объекта TPix
Private скрытые
rad: Word; радиус окружности
Public общедоступные
Constructor Init(a, b, r: Word); инициализация объекта: a и b – координаты его центра, r – его радиус
Private скрытые
Procedure Show; появление объекта
Procedure Hide; скрытие объекта
End;
Скрытыми объявлены: поле rad, процедурыShowиHide. Общедоступен конструкторInit. Каждая очередная директиваPrivateиPublicотменяет действие предыдущей. Если в описании типа указанных директив вообще нет, то все поля и методы считаютсяобщедоступными.
Поля и методы объекта, объявленные после директивы Private, будут доступны только в пределах данной программы или модуля, то есть автору этой программы. Однако если этот объект содержится в подключенном к программе модуле, имена скрытых полей и методов окажутся для программиста недоступными. При этом сам объект будет полностью открыт для использования.
Полная программа, использующая два объектных типа TPixиTRing, свойства инкапсуляции, наследования, полиморфизма, виртуальные методы и конструкторы, может выглядеть так:
Program Pix_And_Ring;
Uses CRT, Graph;
Type TPix = Object
Private
x, y: Word; координаты точки
Public
Constructor Init(a, b: Word); инициализация объекта: a и b – его начальные координаты
Private
Procedure Show; Virtual; появление объекта
Procedure Hide; Virtual; скрытие объекта
Public
Procedure Move(da, db: Word); перемещение объекта: da и db – шаги по координатам
End;
Constructor TPix.Init; инициализация
Begin
x:=a; x и y – глобальные переменные
y:=b; a и b – входные переменные (формальные параметры) – начальные координаты объекта
End;
Procedure TPix.Show; появление
Begin
PutPixel(x,y,14); помещаем желтую точку по координатам x и y
End;
Procedure TPix.Hide; скрытие
Begin
PutPixel(x,y,1); помещаем синюю (цвет фона) точку по координатам x и y
End;
Procedure TPix.Move; перемещение
Begin
Hide; скрытие
x:=x + da; изменение координат
y:=y + db; x и y – глобальные переменные
da и db – входные переменные (формальные параметры) – шаги по координатам
Show; появление
End;
Type TRing = Object (TPix) объект TRing – потомок объекта TPix
Private
rad: Word; радиус окружности
Public
Constructor Init(a, b, r: Word); инициализация объекта: a и b – координаты его центра, r – его радиус
Private
Procedure Show; Virtual; появление объекта
Procedure Hide; Virtual; скрытие объекта
End;
Constructor TRing.Init; переопределенная инициализация
Begin
x:=a; x, y, rad – глобальные переменные
y:=b; a, b, r – входные переменные (формальные параметры) –координаты центра объекта и его радиус
rad:=r;
End;
Procedure TRing.Show; переопределенное появление
Begin
SetColor(14); цвет фигуры - желтый
Circle(x,y,rad); помещаем желтую окружность по координатам x и y
End;
Procedure TRing.Hide; переопределенное скрытие
Begin
SetColor(1); цвет фигуры – синий (цвет фона)
Circle(x,y,rad); помещаем синюю окружность по координатам x и y
End;