Язык Паскаль

ВВЕДЕНИЕ

 

Первая версия языка  Паскаль была разработана швейцарским  ученым Никлаусом Виртом в 1968 году. Первоначально язык  предназначался для целей обучения, поскольку  он является достаточно детерминированным, т.е. все подчиняется определенным правилам, исключений из которых не так много. Основные характеристики: относительно небольшое количество базовых понятий, простой синтаксис, быстрый компилятор для перевода исходных текстов в машинный код.

В 1992 г. фирма Borland International выпустила два пакета, основанных на языке Паскаль: Borland Pascal 7.0 и Turbo Pascal 7.0. Первый может работать в трех режимах - обычном и защищенном режимах MS DOS и в системе Windows. Для него необходимо порядка 30 Мбайт на жестком диске и около 2 Мбайт оперативной памяти. Турбо Паскаль 7.0 работает только в обычном режиме MS DOS и менее требователен к характеристикам компьютера. Поскольку основные компоненты, которые мы будем рассматривать в нашем курсе, совпадают в обоих продуктах, в дальнейшем будет использоваться название Турбо Паскаль.

Пакет включает в себя алгоритмический  язык программирования высокого уровня, встроенный редактор и среду, предназначенную  для отладки и запуска программ. Кроме того, пакет содержит большой  объем справочной информации (англоязычной). Как известно, языки программирования делятся на два типа: интерпретаторы и компиляторы. Турбо Паскаль относится к компиляторным языкам. 

АЛФАВИТ ЯЗЫКА

Под алфавитом языка понимают совокупность допустимых символов. В языке Турбо Паскаль используются символы ASCII (американский стандартный код обмена информацией). Можно выделить четыре основные группы символов: символы, используемые в идентификаторах, разделители, специальные символы и неиспользуемые символы.

Идентификатор - это имя любого объекта языка. Он может состоять из латинских букв (a...z), цифр (0...9) и знака подчеркивания и не должен начинаться с цифры. Прописные и строчные буквы в идентификаторах и зарезервированных словах считаются идентичными, они различаются лишь в строковых константах. Длина идентификатора не ограничена, но значимыми являются лишь первые 63 символа.

Разделители используются для отделения друг от друга идентификаторов, чисел и зарезервированных слов. К разделителям относятся, например, пробел и комментарий. В любом  месте программы, где разрешается один пробел, их можно вставить любое количество.

Комментарии заключаются  либо в фигурные скобки { комментарий 1 }, либо в символы (* комментарий 2 *) и могут занимать любое количество строк. Последовательность из трех символов (*) начинает комментарий до конца строки. Текст комментария игнорируется при компиляции, если это не директивы компилятора, которые имеют вид {$ }.

ПРИМЕР :

(*Допустимый {{{в  (* программе} комментарий*).

(*Недопустимый {{{в  (* программе*) комментарий*).

К специальным знакам относятся знаки пунктуации (. () [] .. : ;), знаки операций и зарезервированные слова. Знаки операций могут быть как символьные (+,-,*,/ и т.д.), так и буквенными (mod, div, not). Зарезервированные слова являются служебными и не могут быть переопределены пользователем, т.е. их нельзя использовать как имена пользовательских объектов.

. Неиспользуемые символы  - это коды ASCII, которые используются  только в комментариях и символьных  строках, но не в языке. К  ним относятся все русские  буквы, а также символы %, &, ! и т.п.

 

 

СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ

 

В программе, написанной на Турбо Паскале, могут быть следующие  разделы:

                                           Program ... ; { Заголовок программы }

                                                Uses ... ; { Подключение модулей }

                                                        Label ... ; { Раздел объявления меток }

                                                        Const ... ; { Раздел объявления констант }

                                                        Type ... ; { Раздел объявления новых типов }

                                                       Var ... ; { Раздел объявления переменных }

                                                        Procedure ... ; { Описание своих процедур }

                                                        Function ... ; { Описание своих функций }

                                                              Begin       { начало основной программы }

                                                                    ...

                                                            Раздел операторов

                                                                  ...

                                                               End.

Обязательной частью является лишь тело программы, которое начинается словом begin, а заканчивается словом end с точкой. Операторы в Паскале разделяются точкой запятой. Заголовок программы является хотя и необязательным, но желательным элементом и состоит из зарезервированного слова program и идентификатора - имени программы, за котором следует точка с запятой. Порядок объявлений и описаний не регламентируется.

ПРИМЕР : Простейшая программа.

program prim_1; { демонстрация структуры программы}

{эта программа не  требует никаких объявлений и описаний}

begin

 write('Привет! Вот мы и начали.') (* эта строка текста появится на экране *)

end.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТИПЫ ДАННЫХ

 

Понятие типа данных является ключевым в языке Паскаль. Тип данных характеризует внутреннее представление, множество допустимых значений для этих данных, а также совокупность операций над ними. Среди типов данных различают стандартные (предопределенные разработчиками языка) и пользовательские (определяемые программистом в своей программе). Мы будем рассматривать следующие стандартные типы: целые числа, вещественные числа, логический тип, символьный и строковый типы. Программист может описать свой тип на основе этих базовых в разделе описания типов, который начинается словом Type. Затем для каждого типа следует конструкция вида:

идентификатор типа = определение типа;

Рассмотрим сначала  простые типы данных, каждый из которых  определяет упорядоченное множество  значений: целые типы, логический тип, символьный тип, вещественные типы. Все  эти типы, кроме вещественых являются порядковыми. Каждому значению порядкового типа функция Ord ставит в соответствие натуральное число - порядковый номер данного значения в множестве допустимых значений. К любым порядковым типам также можно применять функции Pred - возвращает предыдущее значение и Succ - следующее значение. Тип относится к упорядоченным если для переменных и выражений этого типа определены операции отношения или сравнения: =, <>, <, >, <=, >=. Любой порядковый тип является упорядоченным, но не наоборот. Так вещественные типы и тип string упорядоченные, но не порядковые.

Целые типы

В языке Паскаль определено 5 целых  типов:

• Shortint (-128 ... 127, 1 байт),
• Integer (-32767 ... 32768, 2 байта),
• Longint (-2147483648 ... 2147483647, 4 байта),
• Byte (0 ... 255, 1 байт),
• Word (0 ... 65535, 2 байта).

Для целых чисел определены такие  операции. Унарные: +,-. Бинарные: сложение, вычитание, умножение, получение частного (div) и остатка (mod) при целочисленном делении и некоторые другие. Также с целыми числами можно производить операции, результаты которых не целые числа. Это обычное деление и операции отношения. Кроме того, имеется большое количество встроенных функций для работы с целыми числами: abs, sqr, sqrt, sin, cos, exp, ln и др.

Вещественные типы

В Паскале имеется 5 вещественных типов.

• Real (занимает 6 байт, диапазон от 2.9E-39 до 1.7E+38 по модулю, точность 11-12 значащих цифр)
• Single (занимает 4 байта, диапазон от 1.5E-45 до 3.4E+38 по модулю, точность 7-8 значащих цифр)
• Double (занимает 8 байт, диапазон от 5.0Е-324 до 1.7Е+308 по модулю, точность 15-16 значащих цифр)
• Extended (занимает 10 байт, диапазон от 3.4E-4932 до 1.1E+4932 по модулю, точность19-20 значащих цифр).
• Comp (занимает 8 байт, диапазон от -9.2E-18 до 9.2E+18, хранятся точно, поскольку это целые числа)

Вещественные типы являются упорядоченными, но не порядковыми. Операции над вещественными числами: сложение ,вычитание, умножение, деление и операции отношения. Кроме того, имеется большое количество встроенных функций для работы с числами: abs, sqr, sqrt, sin, cos и т.п.

Вещественные числа  хранятся неточно. Каждый из имеющихся  вещественных типов гарантирует  правильное хранение только определенного  количества значащих цифр, их называют верными цифрами. С математической точки зрения, из за особенностей внутреннего представления речь идет об относительной погрешности.

Неточности в хранении вещественных чисел могут привести к тому, что  при вычитании близких чисел  может произойти потеря значимости. Это же объясняет, почему следует  избегать сравнения вещественных величин на точное равенство.

ПРИМЕР: тип Single - хранится 7-8 знаков после десятичной точки, тип Double - 15-16, тип Extended - 19-20.

program sravnenie;

var  x : single;  y : double; z : extended;

begin

x := 1/3;  y := 1/3;  

z := abs(x-y);

writeln('z=',z);

end.

 Эта программа выдаст в результате число z=9.93410748106882E-0009. Обычно принято считать, что a=b, если выполняется условие abs(a-b)<eps. Число eps можно определять следующим образом: min(abs(a),abs(b))*10^(-m), где m - необходимое число совпадающих десятичных разрядов.

Логический тип

Переменные логического  типа Boolean занимают в памяти один байт и могут принимать одно из двух значений False - ложное или True - истинное. Этот тип является порядковым (Ord(False) = 0, Ord(True) = 1) и, следовательно, упорядоченным. Результат любых операций сравнения имеет логический тип и может быть присвоен логической переменной. Для операндов типа boolean определены следующие логические операции: NOT - отрицание (превращает false в true, а true в false), AND - логическое умножение "и", OR – логическое сложение "или", XOR - исключающее или (true если операнды разные). Принцип действия этих операций можно проиллюстрировать такими схемами:

 

AND	false	true
false	false	false
true	false	true

 

OR	false	true
false	false	true
true	true	true

 

XOR	false	true
false	false	true
true	true	false

 

Символьный тип

 

Символьный тип Char также  называют литерным. Он позволяет работать с символами, которые записываются двумя способами: в одинарных  кавычках или по их коду, например 'a', 'B', '*' или, что то же самое, #97, #130, #42. В отличие от текста программы на паскале, символы, соответствующие строчным и заглавным буквам различаются. Множество значений типа Char представляет собой полный набор ASCII - символов (американская стандартная кодировка). В компьютере хранятся шестнадцатеричные коды символов (1 байт), которые и используются в операциях отношения (сравнения). Функция Ord выдает код соответствующего символа, который может быть от 0 до 255. Обратной функцией, которая по коду выдает соответствующий символ, является функция Chr.

 

 

 

Арифметические  выражения

Выражение - это единица языка, которая определяет способ вычисления некоторого значения. Арифметические выражения формируются из констант, переменных, функций, знаков операций и круглых скобок по определенным синтаксическим правилам.

Константами называются параметры программы, значения которых не меняются в процессе ее выполнения. Они встречаются либо непосредственно в виде значения, либо в виде идентификатора константы, описанного в разделе, начинающемся со слова Const. Для каждой константы в разделе указывается конструкция вида:

идентификатор константы = значение;

Целые константы содержат лишь цифры и знак: -214, 23, вещественные могут содержать также десятичную точку, показатель степени и символ E, который заменяет основание 10 в записи числа: -0.5, -1E-5, 7.2E+15. Логические константы - это значения False или True. Символьная константа представляет собой символ ASCII, заключенный в апострофы. Если символ не имеет физического изображения, то пишется знак # и рядом ASCII-код символа без апострофов.

Переменными называются параметры программы, которые могут менять свое значение в процессе ее выполнения. Все без исключения переменные должны быть описаны в разделе программы, начинающемся со слова VAR. Затем следуют конструкции вида:

список идентификаторов  переменных : тип1;

список идентификаторов  переменных : тип2;

В списке имена переменных перечисляются  через запятую. Кроме базовых  типов Турбо Паскаля здесь  можно использовать свои типы (описанные ранее в разделе Type). В Турбо Паскале имеется большое количество встроенных функций для работы с данными каждого типа. Имена (указатели) этих функций с аргументом в круглых скобках могут также встречаться в выражениях. Знаки операций зависят от типа используемых в выражении операндов и рассмотрены выше.