«Язык программирования Pascal»

Если знания человека
не упорядочены,
то чем больше он знает,
тем большей будет путаница в его мыслях.
Герберт Спенсер

Язык программирования – формальная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме, которая удобна для исполнителя.
языки низкого уровня
языки ассемблера
(от англ.
to assemble –
собирать, компоновать)
языки высокого уровня
aлгоритмические языки
(Фортран, Алгол, Кобол, Лисп, Бейсик,
Форт, Паскаль,
Ада, Си…)

Язык программирования
определяет
набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы
позволяет определить
на какие события будет реагировать компьютер
как будут храниться и передаваться данные
какие именно действия следует выполнять при различных обстоятельствах
(более 2 500)

Функция:
язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

Задача:
язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека компьютеру, в то время как естественные языки используются лишь для общения людей между собой.

Исполнение:
язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

В языке ассемблера используются символьные обозначения команд, которые легко понятны и быстро запоминаются. Вместо последовательности двоичных кодов команд записываются их символьные обозначения, а вместо двоичных адресов данных, используемых при выполнении команды, - символьные имена этих данных, выбранные программистом. Иногда язык ассемблера называют мнемокодом или автокодом.
языки низкого уровня
языки ассемблера (от англ. to assemble – собирать, компоновать).

Фортран
(англ. FORTRAN от FORmula TRANslator – переводчик формул),
Разработан в 1957 году.
Применяется для описания алгоритма решения научно-технических задач с помощью ЦВМ.
Предназначался, в основном, для проведения естественно-научных и математических расчётов.
В усовершенствованном виде сохранился до нашего времени. Среди современных языков высокого уровня является одним из наиболее используемых при проведении научных исследований.
Наиболее распространены варианты Фортран-II, Фортран-IV, EASIC Fortran и их обобщения.
Был распространен в США и Канаде.

Алгол
(англ. ALGOL от ALGOrithmic Language – алгоритмический язык)
Появился в 1958-1960 годах (Алгол-58, Алгол-60).
Разработан комитетом, в который входили европейские и американские учёные.
Был усовершенствован в 1964-1968 годах – Алгол-68.
Позволяет легко переводить алгебраические формулы в программные команды.
Был популярен в Европе, в том числе СССР.
Оказал заметное влияние на все разработанные позднее языки программирования, и, в частности, на язык Pascal.
Предназначался для решения научно-технических задач. Кроме того, этот язык применялся как средство обучения основам программирования – искусства составления программ.

Кобол
(англ. COBOL от COmmom Business Oriented Language – общий язык, ориентированный на бизнес)
Разработан в 1959 – 1960 годах.
Язык программирования третьего поколения.
Предназначен для разработки бизнес приложений, а также для решения экономических задач, обработки данных для банков, страховых компаний и других учреждений подобного рода.
Разработчик первого единого стандарта Кобола - Грейс Хоппер (бабушка Кобола).
Обычно критикуется за многословность и громоздкость.
Однако имел прекрасные для своего времени средства для работы со структурами данных и файлами.

Лисп
(англ. LISP от LISt Processing – обработка списков)
Создан в 1959 – 1960 гг. в Массачусетском технологическом институте.
Основан на представлении программы системой линейных списков символов, которые притом являются основной структурой данных языка.
Широко используется для обработки символьной информации и применяется для создания программного обеспечения, имитирующего деятельность человеческого мозга.
Программа на Лиспе состоит из последовательности выражений (форм). Результат работы программы состоит в вычислении этих выражений. Все выражения записываются в виде списков.

Бейсик
(англ. BASIC от Beginner’s Allpurpose Instruction Code – всецелевой символический код инструкций для начинающих)
Создан в середине 60-х годов (1963 г.) в Дартмутском колледже (США).
Основан частично на Фортран II Основан частично на Фортран II и частично на Алгол-60, с добавлениями, делающими его удобным для работы в режиме разделения времени и, позднее, обработки текста и матричной арифметики.
В силу простоты языка Бейсик многие начинающие программисты начинают с него свой путь в программировании.

Форт
(англ. FOURTH – четвёртый)
Появился в конце 60-х – начале 70-х годов.
Автор - Чарльз Мур написал на нём программу, предназначенную для управления радиотелескопом Аризонской обсерватории.
Стал применяться в задачах управления различными системами. Ряд свойств, а именно интерактивность, гибкость и простота разработки делают Форт весьма привлекательным и эффективным языком в прикладных исследованиях и при создании инструментальных средств.
Областями применения этого языка являются встраиваемые системы управления. Также находит применение при программировании компьютеров под управлением различных операционных систем.

Паскаль
Появился в 1972 году.
Был создан швейцарским учёным, специалистом в области информатики Никлаусом Виртом как язык для обучения методам программирования.
Паскаль – это язык программирования общего назначения.
Особенностями языка являются строгая типизация и наличие средств структурного (процедурного) программирования.
Интенсивное развитие Паскаля привело к появлению уже в 1973 году его стандарта в виде пересмотренного сообщения, а число трансляторов с этого языка в 1979 году перевалило за 80.
В начале 80-х годов Паскаль еще более упрочил свои позиции с появлением трансляторов MS-Pascal и Turbo-Pascal для ПЭВМ.

простота языка позволяющая быстро его освоить;
удобство работы как с числовой, так и с символьной и битовой информацией;
в языке Паскаль реализуются идеи структурного программирования, что делает программу наглядной и дает хорошие возможности для разработки и отладки;
является прототипом для языков нового поколения;
дает очень много в понимании сущности программирования;
прививает хороший стиль программирования, тщательную разработку алгоритма.
Преимущества этого языка особенно ощутимы при написании достаточно сложных и мобильных (т. е. легко переносимых на другие PC) программ.
Основные причины популярности Паскаля:

Ада
Создан в конце 70-х годов на основе языка Паскаль.
Назван в честь одарённого математика Ады Лавлейс (Огасты Ады Байрон – дочери поэта Байрона). Именно она в 1843 году смогла объяснить миру возможности Аналитической машины Чарльза Бэббиджа.
Был разработан по заказу Министерства обороны США.
Первоначально предназначался для решения задач управления космическими полётами.
Применяется в задачах управления бортовыми системами космических кораблей, системами обеспечения жизнедеятельности космонавтов в полёте, сложными техническими процессами.
Ада — это структурный, модульный, объектно-ориентированный язык программирования, содержащий высокоуровневые средства программирования параллельных процессов.

Си
Берёт своё начало от двух языков - BCPL и B.
В 1967 году Мартин Ричардс разработал BCPL как язык для написания системного программного обеспечения и компиляторов. В 1970 году Кен Томпсон использовал В для создания ранних версий операционной системы UNIX на компьютере DEC PDP-7. Как в BCPL, так и в В переменные не разделялись на типы - каждое значение данных занимало одно слово в памяти.
Язык Си был разработан (на основе В) Деннисом Ритчи из Bell Laboratories и впервые был реализован в 1972 году на компьютере DEC PDP-11.
Известность Си получил в качестве языка ОС UNIX. Сегодня практически все основные операционные системы написаны на Си или С++.

Пролог
«ПРОграммирование на языке ЛОГики»
Был создан в начале 70-х годов группой специалистов Марсельского университета.
В основе этого языка лежат законы математической логики.
Применяется, в основном, при проведении исследований в области программной имитации деятельности мозга человека.
Не является алгоритмическим. Он относится к так называемым дескриптивным (от англ. descriptive – описательный) – описательным языкам. Дескриптивный язык не требует от программиста разработки всех этапов выполнения задачи. Вместо этого, в соответствии с правилами такого языка, программист должен описать базу данных, соответствующую решаемой задаче, и набор вопросов, на которые нужно получить ответы, используя данные из этой базы.

В последние десятилетия в программировании возник и получил существенное развитие объектно-ориентированный подход. Это метод программирования, имитирующий реальную картину мира: информация, используемая для решения задачи, представляется в виде множества взаимодействующих объектов. Каждый из объектов имеет свои свойства и способы поведения. Взаимодействие объектов осуществляется при помощи передачи сообщений: каждый объект может получать сообщения от других объектов, запоминать информацию и обрабатывать её определённым способом и, в свою очередь, посылать сообщения. Так же, как и в реальном мире, объекты хранят свои свойства и поведение вместе, наследуя часть из них от родительских объектов.
Объектно-ориентированная идеология используется во всех современных программных продуктах, включая операционные системы.
Первый объектно-ориентированный язык Simula-67 был создан как средство моделирования работы различных приборов и механизмов. Большинство современных языков программирования – объектно-ориентированные. Среди них последние версии языка Turbo-Pascal, C++, Ada и другие.

В настоящее время широко используются системы визуального программирования Visual Basic, Visual C++, Delphi и другие. Они позволяют создавать сложные прикладные пакеты, обладающие простым и удобным пользовательским интерфейсом.

Pascal
разработан профессором кафедры вычислительной техники Швейцарского Федерального института технологии Николасом Виртом в 1968 году
назван так в честь великого французского математика, физика, философа и писателя
XVII века, изобретателя первой в мире арифметической машины Блеза Паскаля
(1623 - 1662)

Основные файлы пакета Турбо Паскаль:
Turbo.exe – интегрированная среда программирования;
Turbo.hlp – файл, содержащий данные для оперативной подсказки;
Turbo.tp – файл конфигурационной системы;
Turbo.tpl – библиотека стандартных модулей Турбо Паскаля.

Структура программы на Pascal
Program <имя программы>;
Uses <имя1, имя2,…>; -
Label <описание меток>;
Const <описание констант>;
Type <описание типов>;
Var <описание переменных>;
Procedure(Function) <описание подпрограмм>;
Begin
<раздел операторов>;
end.
список имен подключаемых стандартных и пользовательских библиотечных модулей

Алфавит Pascal
прописные и строчные буквы латинского алфавита: A, B, C…Y, Z, a, b, c,…y, z ;
десятичные цифры: 0, 1, 2,…9;
специальные символы: + - * / > < = ; # ‘ , . : {} [] ( )
комбинации специальных символов , которые нельзя разделять пробелами, если они используются как знаки операций: «:=», «..», «<>», «<=», «>=», «{}».

Словарь Pascal
зарезервированные слова
стандартные идентификаторы
идентификаторы пользователя

Зарезервированные слова имеют фиксированное написание и навсегда определенный смысл. Они не могут изменяться программистом и их нельзя использовать в качестве имен для обозначения величин.

Некоторые зарезервированные слова версии Турбо Паскаль

Для обозначения определенных разработчиками языка функций, констант и т.д. служат стандартные идентификаторы, например Sqr, Sqrt и т.д.
В этом примере Sqr вызывает функцию, которая возводит в квадрат данное число, а Sqrt – корень квадратный из заданного числа.
Идентификатор – имя (identification – установление соответствия объекта некоторому набору символов).

Правила написания идентификаторов:
Идентификатор начинается только с буквы (исключение составляют специальные идентификаторы меток).
Идентификатор может состоять из букв, цифр и знака подчеркивания.
Максимальная длина – 127 символов.
При написании идентификаторов можно использовать прописные и строчные буквы.
Между двумя идентификаторами должен стоять хотя бы один пробел.
Идентификаторы пользователя – это те имена, которые дает сам программист.

Типы данных Pascal
Определяют:
Объем ОП для размещения данного.
Диапазон допустимых значений.
Допустимые операции.
Простые (скалярные):
неделимы;
упорядочены (кроме вещественного).
Структурированные:
упорядоченная совокупность скалярных переменных;
характеризуются типом своих компонентов.

Типы данных Pascal
Простые (скалярные):
Целочисленные
Вещественные
Литерный (символьный)
Булевский (логический)
Пользовательские:
перечисляемый;
интервальный.
Структурированные:
Строковый
Массивы
Множества
Записи
Файлы
Указатели
Процедурные
Объекты

Значения целых типов могут изображаться в программе 2 способами: в десятичном виде и в шестнадцатеричном. Если число представлено в шестнадцатеричной системе, перед ним без пробела ставится знак $, а цифры старше 9 обозначаются латинскими буквами от A до F. Диапазон изменений таких чисел от $0000 до $FFFF .
Целочисленные типы данных

Допустимые операции:
Арифметические операции
+, -, *, /, Div, Mod
Операции сравнения
<, >, <=, >=, <>, =
Стандартные функции и процедуры
Abs (x), Sqr (x), Sqrt (x)
Sin, Cos, Exp, Pred, Succ, Ord, Odd и т.п

Вещественные типы данных

Допустимые операции:
Арифметические
+, -, *, /
Сравнения
<, >, <=, >=, =, <> Стандартные функции и процедуры
Abs (x), Sqr (x), Sqrt (x), Exp (x), Sin (x), Cos (x),
Round (x)-округление целой части
Trunc (x)-отбрасывание дробной части
Int (x)-вычисление целой части
Frac (x)-вычисление дробной части

Вещественные значения могут изображаться в форме с фиксированной точкой, а также ф форме с плавающей точкой, т.е. парой чисел вида <мантисса>Е<порядок>.
Вещественные числа по умолчанию выводятся на экран в формате с плавающей точкой. Для вывода в форме с фиксированной необходимо указать формат вывода.
Например: в ячейке a хранится число 1.232 Е+02
Если использовать процедуру Writeln (a); то на экране будет число
1.232 Е+02
Если использовать процедуру Writeln(a:6:2); 6 – общее число позиций (включая точку)
2 – число позиций после точки.
То на экране будет число 123.20 – 6 позиций, 2знака после точки.

Литерный (символьный) тип
Char
Определяется множеством значений кодовой таблицы ПК.
Каждому символу задается целое число от 0 до 255. Для кодировки используется код ASCII.
Например код символа 'A' при русской раскладке клавиатуры будет равен 192.
В программе значения переменных и констант типа char должны быть заключены в апострофы.
Для размещения в памяти переменной литерного типа нужен 1 байт.

Допустимые операции
операции отношения:
=, <>, >,<,<=,>=;
вырабатывают результат логического типа
стандартные функции:
Chr(x) – преобразует выражение х в символ и возвращает значение символа
Ord(ch) – преобразует символ ch в его код и возвращает значение кода
Pred(ch) – возвращает предыдущий символ
Succ(ch) – возвращает следующий символ

Логический (Булевский) тип
Могут принимать только одно из 2-х значений:
TRUE или FALSE.
В памяти занимают 1 байт.
Описание: Var <имя>: Boolean;

Допустимые операции
операции сравнения
=, <>, <=, >=, <, >
функции и процедуры
Pred (True)=False;
Ord (True)=1;
Succ (False)=True;
Ord (False)=0;

логические операции
а) конъюнкция (логическое "И", логическое умножение) – AND
Истина тогда и только тогда, когда оба операнда истинны.

логические операции
дизъюнкция (логическое сложение, логическое "ИЛИ") – OR
Ложь тогда и только тогда, когда оба ложны.

логические операции
исключающее "ИЛИ" –XOR
Истина тогда, когда операнды имеют противоположное значение.

логические операции
отрицание – NOT
Результат операции – противоположное значение аргумента

Пользовательские типы
Перечисляемый
(enumerated type)
задается списком принадлежащих ему значений
Формат:
Type<имя типа>=(<зн.1, зн.2, …,зн.n>);
Var<идентификатор,…>:<имя типа>;
Интервальный
(диапазон)
Две константы определяют границы диапазона значений для данной переменной
Принадлежат одному из стандартных типов (real недопустим!)
Значение const1
Формат:
Type<имя типа>=
. .
;
Var<идентификатор,…>:<имя типа>;
Занимают 1 байт памяти
Не могут содержать более 256 элементов.

Строковый тип данных
Строка – упорядоченная последовательность символов
кодовой таблицы ПК
1 символ – 1 байт
Длина строки – количество символов в строке. (0 – 255)

Основные понятия
Строковая константа – последовательность символов, заключенных в апострофы.
Строковая переменная
var <идентификатор>:
string[< max длина >];
(по умолчанию 255)
Элементы строки
<строка>[<№элемента>]
‘272’
‘это строка’
‘’
var name:string[20];
var str:string;
N[5]
S[i]
slovo[k+1]

Операции над строками
Сцепления (конкатенации) (+)
Отношения (=, <, >,<=, >=, <>)
‘мама’+’мыла’+’раму’=
=‘мама мыла раму’
‘True1’<‘True2’
‘Mother’>’MOTHER’
‘Мама’<>’_Мама’
‘Cat’=‘Cat’

Процедуры и функции

Массив – это упорядоченная последовательность данных, состоящая из фиксированного числа элементов, имеющих один и тот же тип, и обозначаемая одним именем.
(Тип компонент массива называется базовым типом)
Общий вид описания массива:
Type <имя нового типа данных>=array[<тип индекса>] of <тип компонентов>;
Var <имя массива>: array [<тип индекса>] of <тип компонентов>;
Операции над массивом как единым целым:
=, <> и оператор присваивания.
При этом массивы должны иметь одинаковую размерность и один и тот же тип элементов!
Все остальные операции совершаются только над отдельными элементами массива!

Массивы
Одномерные – элементы – простые переменные.
Двумерные – структура данных, хранящая прямоугольную матрицу.
Способ описания:
Var M: array[1..10] of array[1..20] of real;
или
Var M: array[1..10, 1..20] of real;
Доступ к каждому отдельному элементу осуществляется обращением к имени массива с указанием индексов (первый индекс – номер строки, второй индекс – номер столбца).

Множество – набор взаимосвязанных по какому-либо признаку или группе признаков объектов, которые можно рассматривать как единое целое.
Элемент множества – каждый его объект (принадлежит любому скалярному типу, кроме вещественного)
Базовый тип множества – тип элементов множества (задается диапазоном или перечислением)
Область значений типа множество – набор всевозможных подмножеств, составленных из элементов базового типа
Пример: [1,2,3,4], [‘a’,’b’,’c’], [‘a’..’z’] – множества;
[ ] - пустое множество.
Мощность – количество элементов множества

Формат записи:
type <имя типа> = set of <элемент1, …,элементn>;
var <идентификатор,…> : <имя типа>;
или
var <идентификатор,…> : set of <элемент1,…>;
Операции над множествами:
отношения: “=“, “<>”, “>=“, “<=”
объединения (+)
пересечения (*)
разности множеств (-)
операция in (для проверки принадлежности какого-либо значения указанному множеству)

Запись – состоит из фиксированного числа компонентов одного или нескольких типов.
Формат:
type <имя типа> = record
<идентификатор поля> : <тип компонента>;
…
<идентификатор поля> : <тип компонента>
end;
var <идентификатор,…> : <имя типа>;
Обращение к значению поля осуществляется с помощью идентификатора переменной и идентификатора поля, разделенных точкой (составное имя)
Например: M.Number, M.FIO

Файл – совокупность данных, записанная во внешней памяти под определенным именем.
Формат:
Type <имя типа> = <тип компонентов>;
Var
: file of <имя типа>;
: <имя типа>;

Указатель – это переменная, которая в качестве своего значения содержит адрес первого байта памяти, по которому записаны данные.
Занимает 4 байта памяти

Подпрограмма – программа, реализующая вспомогательный алгоритм.
Подпрограмма-функция
function <имя функции> (<параметры-аргументы>) : <тип функции>;
<блок>;
Обращение к функции является операндом в выражении.
Подпрограмма процедура
procedure <имя процедуры> (<параметры>);
<блок>;
Обращение к процедуре – отдельный оператор.

Стандартные библиотечные модули
обеспечивают доступность встроенных процедур и функции
System - сердце Турбо Паскаля. Подпрограммы, содержащиеся в нем, обеспечивают работу всех остальных модулей системы.
Crt - содержит средства управления дисплеем и клавиатурой компьютера.
Dos - включает средства, позволяющие реализовывать различные функции Dos.
Graph3 - поддерживает использование стандартных графических подпрограмм.
Overlay - содержит средства организации специальных оверлейных программ.
Printer - обеспечивает быстрый доступ к принтеру.
Turbo3 - обеспечивает максимальную совместимость с версией Турбо Паскаль 3.0.
Graph - содержит пакет графических средств.
Turbo Vision - библиотека объектно-ориентированных программ для разработки пользовательских интерфейсов.

Типы операторов Pascal
Простые
Оператор присваивания
Процедуры ввода-вывода
Оператор безусловного перехода (go to)
Операторы вызова процедуры
Пустой оператор
Структурные
Составной оператор
Условный оператор
Оператор выбора
Операторы цикла

Оператор присваивания
<имя> := <выражение>;

Процедуры ввода-вывода
1.Процедуры ввода (чтения) данных:
Read [ln] (x1, x2, xn);
Где x1, x2 – имена переменных, куда помещаются вводимые данные.
Тип вводимых должен совпадать с типом переменных.
Значение x1, x2… введется с клавиатуры минимум через 1 пробел (или Enter). Ввод данных заканчивается нажатием
.
Процедура Read производит ввод данных, не переводя при этом курсор на следующую строку, а процедура Readln производит ввод данных и перевод курсора на следующую строку.
Использование процедуры Readln без параметров -после нажатия клавиши
переводит курсор на следующую строку.
2.Процедуры вывода данных:
Write [ln] (y1, y2, …yn);
Где y1, y2, yn – выражения или имена выводимых переменных.
Процедура Write производит вывод, не переводя курсор на другую строку, а Writeln после вывода данных переводит курсор на следующую строку.

Оператор безусловного перехода
go to - «перейти к» и применяется в случаях, когда после выполнения некоторого оператора надо выполнить не следующий по порядку, а какой-либо другой, отмеченный меткой, оператор.
Общий вид: go to <метка>.
Метка объявляется в разделе описания меток и состоит из имени и следующего за ним двоеточия.
Имя метки может содержать цифровые и буквенные символы, максимальная длина имени ограничена 127 знаками.
Раздел описания меток начинается зарезервированным словом Label, за которым следует имя метки.

Пустой оператор
Пустой оператор не содержит никаких символов и не выполняет никаких действий. Используется для организации перехода к концу блока в случаях, если необходимо пропустить несколько операторов, но не выходить из блока. Для этого перед зарезервированным словом end ставятся метка и двоеточие, например:
Label m;
…
begin
…
go to m;
…
m:
end;

Составной оператор
Этот оператор представляет собой совокупность произвольного числа операторов, отделенных друг от друга точкой с запятой, и ограниченную операторными скобками begin и end.
Он воспринимается как единое целое и может находиться в любом месте программы, где возможно наличие оператора.

Условный оператор
да
P
If
then
else
;
If
then
;
S1
S2
S1
P
P – выражение булевского типа.
S1, S2 – простые или составные операторы.

Оператор выбора
Case K of
K1:S1;
K2:S2;
………
KN: SN
[Else S;]
End;
K – селектор выбора (переменная или выражение целочисленное, булевского или символьного типа)
K1, K2, … KN – константы выбора (тип совпадает с типом селектора)
S1, S1, … SN – простые или составные операторы.
K1
K2
Kn
[else]
S1
S2
S3
Sn
S

Оператор цикла for
(цикл с параметром)
Формат записи:
For i:=s1 to (downto) s2 do
<тело цикла>;
To – шаг «1»
Downto – шаг «-1»
For i:=s1 to (downto) s2 do
i – параметр цикла
S1 – начальное значение
S2 – конечное значение

Оператор цикла while
(цикл с предусловием, «пока»)
Формат записи:
While
do
;
P
S
P – условие повторения тела цикла (выражение логического (булевского) типа).
S – простой или составной оператор.

Оператор цикла repeat
(цикл с постусловием, «до»)
нет
да
выход
Формат записи:
Repeat
Until
;
P
В цикле с постусловием условие цикла проверяется после очередного выполнения тела цикла.
S – тело цикла;
P – условие выхода из цикла (выражение булевского типа);
Выход из цикла при P=TRUE.
В цикле Repeat тело выполняется хотя бы один раз.

Графика в Pascal
Инициализация графического режима
Базовые процедуры и функции
Дуги и окружности
Построение многоугольников
Графики
Иллюзия движения
Работа с текстом