Введение

Важнейшую роль в курсе информатики играет формирование у студентов алгоритмического стиля мышления, который выступает не только как стимулятор общего развития, но и позволяет ввести их в сложный мир новых информационных технологий. Без программирования развитие алгоритмического мышления практически невозможно, так как отсутствует возможность компьютерного эксперимента: проверки работоспособности разработанного алгоритма. Взаимодействие человека с ЭВМ носит характер общения, поэтому возникли и широко используются различные специальные языки программирования как средство общения человека с компьютером.

Язык Паскаль был разработан в начале 70-х годов ХХ века швейцарским профессором Никлаусом Виртом как инструмент для систематического обучения программированию. Для этого в состав языка были включены элементы структурного программирования (последовательные, разветвляющиеся и циклические структуры) и структуры данных (массивы, записи, файлы и т.д.). В 1983 году французский математик Филипп Кан разработал компактный, быстродействующий компилятор, названный Турбо Паскалем. В 1992 году фирма Borland International выпустила в свет очередную версию языка Турбо Паскаль 7.0 с улучшенным интерфейсом пользователя и более быстрым компилятором. Принципы построения программ, заложенные в Паскале, получили развитие в таких языка программирования как Ада, Модула-2, Си и т.д. Турбо Паскаль не только обеспечивает возможность создания больших программ, поддерживая их строгую логическую структуру, что весьма ценно для начинающих программистов, создающих серьезные программы, так как приучает их к определенной дисциплине. Кроме того, Паскаль считается достаточно простым и эффективным инструментом для решения инженерных задач.

Предлагаемые методические указания к выполнению лабораторных работ (части 3 и 4) разработаны в помощь первокурсникам в самостоятельном освоении одного из важнейших разделов курса информатики «Алгоритмизация и программирование». Изложение основных вопросов программирования подкрепляется конкретными примерами и сопровождается необходимыми комментариями. В приложениях содержится весь необходимый справочный материал. Для достижения наилучшего результата при изучении изложенного материала необходимо придерживаться следующих общих требований и рекомендаций по выполнению лабораторных работ:

- при подготовке к лабораторным работам и в процессе их выполнения студенты приобретают навыки построения блок-схем и практического программирования, учатся эффективно использовать операторы языка, а также анализировать полученные результаты;

- перед выполнением лабораторной работы студент обязан внимательно ознакомиться с ее описанием, изучить предлагаемый теоретический материал (при необходимости следует обратиться к дополнительным источникам информации) и подготовить бланк отчета, включающий титульный лист установленной формы, цель работы, текст варианта задания, соответствующие блок-схему, листинг программы и ответы на контрольные вопросы. Вариант задания выдается преподавателем. Студенты, неподготовленные к работе, к выполнению лабораторной не допускаются;

- в процессе выполнения работы непосредственно на компьютере студент должен проанализировать полученные результаты и внести данные в таблицы регистрации результатов заключительного отчета по лабораторной работе. Отчет утверждается преподавателем и, если он не соответствует установленным требованиям, отчет возвращается студенту для доработки;

- защита лабораторной работы осуществляется только после того, как преподаватель утвердит представленный студентом отчет по работе. Форма защиты лабораторных работ выбирается по усмотрению преподавателя в соответствии с рекомендациями кафедры.

Лабораторная работа №1. Программирование алгоритмов линейной структуры

Цель работы – ознакомление с правилами построения алгоритмов, структурой программы на языке Паскаль, правилами записи арифметических выражений, особенностями программирования алгоритмов линейной структуры, а также использования оператора присваивания, процедур ввода и вывода данных.

1.1 Алгоритм и блок-схема

При решении задач на ЭВМ производится подготовительная работа, включающая в себя следующие этапы: математическая формулировка задачи, разработка алгоритма ее решения, запись программы и подготовка исходных данных. Если математическая формулировка задачи есть, то можно сразу начать с разработки алгоритма.

Алгоритм – это формальное описание способа решения задачи путем разбиения ее на конечную по времени последовательность понятных исполнителю действий (этапов). При этом должны быть четко указаны как содержание каждого этапа, так и порядок выполнения этапов. Отдельный этап алгоритма либо представляет собой другую, более простую задачу, алгоритм которой разработан ранее, либо должен быть достаточно простым и понятным без пояснений. Наиболее распространенный вид алгоритма – графический выполняется в виде блок-схемы – совокупности геометрических фигур (блоков), связанных между собой при помощи стрелок. Все формулы в блок-схеме записываются на языке математики, а не конкретном языке программирования. В таблице А1 приведены наиболее используемые виды блоков. Блок-схемы выполняются в соответствии с ГОСТ 19.701-90, ЕСПД, но для упрощения записи их можно строго не соблюдать. Любой алгоритм синтезируют из типовых элементов: алгоритмов линейной, разветвляющейся и циклической структуры.

1.2 Особенности языка Турбо Паскаль и структура программы

К основным особенностям Турбо Паскаль можно отнести довольно строгие требования к структуре программы. Программа на языке Паскаль записывается в виде последовательности символов, к числу которых относятся латинские буквы, арабские цифры, знаки препинания, знаки операций. Для обозначения исходных данных и результатов вычислений (промежуточных и итоговых) употребляются переменные, имена (идентификаторы) которых могут быть не только буквами - a, b, X, Y и т.д., но и последовательностью символов вида x1, time, alfa2 и т.д., которые состоят из букв и цифр и начинаются с буквы. Ключевые слова – это множество имен, которые используются в языке для написания операторов и других конструкций. Имена, применяемые пользователем для обозначения конструкция не должны совпадать с ключевыми словами. Список зарезервированных слов и перечень операций языка приведены в таблицах В1 и В2. Соответствующее исходное данное или результат вычисления называется значением переменной. Константы отличаются от переменной тем, что их значения не меняются в ходе выполнения программы. Числа записываются в десятичной системе, вместо запятой ставится точка: 0, -19, 0.27, 3.1415 и т.д.

К основным типам данных языка Паскаль относятся: вещественный (Real), целочисленный (Integer), логический (Boolean) и литерный (Char). Целые числа и числа с плавающей точкой могут быть представлены в различных формах (таблица В3).

Структура простейшей программы на Паскале приведена в таблице С1. В описательной части задается имя программы, все метки и константы, которые будут использоваться в программе, а также идентификаторы и тип переменных. Главной частью программы является ее исполнительная часть, то есть последовательность инструкций, которую должен выполнить компьютер. Эти инструкции принято называть операторами.

Более сложные арифметические выражения строятся из операндов (констант и переменных), соединенных знаками арифметических операций. Кроме того, в выражении могут быть использованы круглые скобки и функции (таблица С2). Результатом расчета арифметического выражения является число. При составлении арифметических выражений должны соблюдаться следующие правила:

• два знака арифметических операций не должны стоять рядом;

• при вычислении значений арифметических выражений действуют правила старшинства операций: указатели функций; умножение и деление слева направо; сложение и вычитание слева направо; круглые скобки изменяют этот естественный порядок, то есть старшим действием является действие в скобках.