Тема: Управление конфигурацией Borland Pascal 7.0. Организация ввода-вывода данных, разработка, отладка и испытание линейных алгоритмов и программ.

Лабораторная работа № 1.

Цель работы:

1. Познакомиться со средой программирования Borland Pascal 7.0, изучить основные этапы разработки программы, познакомиться с основными пунктами меню, изучить назначение основных функциональных клавиш, научиться выполнять прогон и отладку программы, познакомиться со справочной системой.

2. Научиться использовать константы и переменные в программах, порядковые типы данных.

3. Научиться правильно давать имена идентификаторам в программе.

4. Научиться организовывать ввод-вывод данных с помощью операторов read, readln, write, writeln.

5. Изучить основные арифметические операции и функции, встроенные в Паскаль.

6. Овладеть практическими навыками разработки и программирования линейных процессов.

7. Научиться разрабатывать блок-схемы для линейных процессов.

Программное обеспечение: Pascal (TP или BP), или ABCPascal, или FreePascal.

Аппаратное обеспечение: ЭВМ типа IBM.

Порядок выполнения работы

Записать тему и цель лабораторной работы.
Ознакомиться с краткими теоретическими сведениями по теме лабораторной работы.
Ответить на контрольные вопросы (ответы на контрольные вопросы оформить в отчет)..
Выполнить практическую часть работы.

4.1 Выполнить задание №1 - Изучение операторов ввода-вывода данных, форматов вывода, знакомство с различными типами данных.

4.2 Ознакомиться с примерами решения задач, имеющих линейную структуру. (смотри задачи №1 и №2)

Задача №1-Вычисление значения выражение, использование встроенных в Паскаль арифметических функций.

Задача №2-Решение геометрической задачи

4.3 Решить задачи №2 и №3, согласно своего варианта.

5 Оформить отчет о проделанной работе. (отчет оформить в соответствии с правилами оформления отчетов). Решения всех трех задач оформить в отчет. К задачам №2 и №3 необходимо нарисовать блок-схемы.

6 Защитить работу и сдать ее преподавателю.

Контрольные вопросы

1. Как можно осуществить запуск среды программирования Pascal?

2. Опишите назначение основных функциональных клавиш, используемых в среде программирования Pascal.

3. Опишите приемы работы с текстовым редактором, встроенным в среду программирования Pascal.

4. Опишите правила работы с файлами в среде программирования (открытие, сохранение, смена каталога для сохранения файла)

5. С каким расширением сохраняются программы на Паскале?

6. Как откомпилировать файл? Как запустить программу на выполнение? В чем состоит принципиальное отличие между компиляцией и запуском программы на выполнение?

7. Опишите методику прогона и отладки программы. Какие функциональные клавиши для этих целей необходимо использовать.

8. Опишите правила работы со справочной системой Паскаля.

9. Что такое константа?. Приведите пример константы целого, вещественного, строкового и логического типов.

10. Что такое переменная? Приведите пример переменных целого, символьного и вещественного типов.

11. Среди указанных имен идентификаторов укажите какие записаны неправильно и почему: ке, n.8, program, max, S3, if, НАЛОГ, V#.

12. Вычислить и объяснить назначение используемых операций:

56 mod 5+14 div3*2

Sqr(-7)+6*abs(-9)+sqrt(9)

Frac(7.9)+int(8.56)-round(67.4)+trunc(56.4)

13. Записать выражение на языке программирования Паскаль:

Практическая часть работы

Примеры линейных программ на языке Pascal

Задача 1. Расчет по формуле.

Написать программу расчета по заданным формулам:

и .

Из формул видно, что исходными данными для этой программы являются три величины – x, y, z. Так как их тип и точность представления в условии не оговорены, выберем для них вещественный тип (real). Все, что требуется для решения этой задачи, - правильно записать формулы на языке программирования Паскаль.

Листинг 1. Текст программы решения задачи 1.

Program FORMULA;

var

x, y, z, a, b: real; {Описания переменных}

temp1, temp2: real;

begin

WriteLn (‘Введите x: ’); {Вод исходных данных x, y, z)

ReadLn (x);

WriteLn (‘Введите y: ’);

ReadLn (y);

WriteLn (‘Введите z: ’);

ReadLn (z);

temp1: = sqrt(abs(x-1))-sqrt(abs(Pi*x)); {Расчеты по формулам}

temp2: = 1+sqr(x)/2+sqr(y)/4;

a: = temp1/temp2 +2.6e3;

b: = x*(sin(z)+cos(-(x+3)));

WriteLn (‘ Результат: a = ’, a: 6: 2); {Вывод результатов вычисления}

WriteLn (‘ Результат: b = ’, b: 6: 2);

ReadLn;

end.

Обратите внимание :

1. Аргумент функции всегда заключается в круглые скобки. Если аргументом служит результат вычисления другой функции, они вкладываются друг в друга, как матрешки. Функция Pi не имеет аргументов, поэтому для ее вызова достаточно указать ее имя.

2. Запись 2.6е3 представляет собой вещественную константу с порядком (запись 1, 2*10⁴ в языке программирования Паскаль записывается без пробелов 1.2е4; 0, 1*10^-5 записывается 0.1е-5). Константы с порядком обычно используются для представления очень больших и очень малых величин. В нашем случае можно было использовать обычную целую константу 2600.

3. В отличие от математической записи в выражении нельзя опускать знак умножения.

4. Все операции выполняются в соответствии с приоритетами, а если операции имеют одинаковый приоритет, они выполняются слева направо. Изменить порядок вычислений можно с помощью круглых скобок. Количество открывающих скобок в выражении должно быть равно количеству закрывающих.

5. Для выводимого значения(в нашем случае это значение переменной b ) можно задать его формат, например: WriteLn (‘ Результат: b = ’, b: 6: 2); Рассмотрим этот оператор подробно. В списке вывода два элемента, разделенных запятыми. В начале записана строковая константа в апострофах, которая выводится без изменений, со всеми пробелами. Для нее указаны две форматные спецификации, означающие, что под эту переменную отводится всего шесть позиций, причем две из них – под дробную часть (еще одна позиция будет занята десятичной точкой, итого на целую часть остается три позиции)

Советы

1. Приступая к написанию программы, четко определите, сто является ее исходными данными и что требуется получить в результате.

2. Выбирайте тип переменных с учетом диапазона и требуемой точности представления данных.

3. Давайте переменным имена, отражающие их назначение.

4. Ввод с клавиатуры (процедура Read или ReadLn) предваряйте приглашением с помощью процедуры Write или WriteLn, а выводимые значения – пояснениями. Для контроля сразу же после ввода выводите исходные данные на дисплей.

Листинг 2. Текст программы решения задачи 2.

Program PROT; {Заголовок программы}

var {Раздел описания переменных }

a, r, V_k, V_ot, V_sh, p: real; {Описания переменных}

begin {Ключевое слово начало программы}

Write (‘Введите ребро куба a: ’); {Выводит на экран ‘Введите ребро куба a: ’}

ReadLn (a); {Ввод ребра куба с помощью процедуры ReadLn}

Write (‘Введите радиус шара r: ’); {Выводит на экран ‘Введите радиус шара r: ’}

ReadLn (r); {Ввод радиуса шара}

V_k: = a*a*a; {Вычисление объема куба }

V_sh: = 4/3*Pi*r*r*r; {Вычисление объема шара}

V_ot: = V_k - V_sh; {Вычисление объема отходов}

p: = V_ot / V_k *100; {Нахождение процента материала, идущего в отходы}

WriteLn(‘Отходы составляют ’, p, ’%’); {Выполняется вывод результатов вычисления}

end. {Ключевое слово конец программы}

Итоги: 1В первой строке пишут заголовок программы, хотя это и не обязательно.

2.Далее идет раздел описания переменных. Все переменные должны быть предварительно описаны, чтобы компилятор знал, сколько под них выделить места в памяти и что с ними можно делать.

3.Потом следует раздел операторов (begin ….end).

4.В следующей строке - выводим на экран сообщение, с помощью процедуры Write или WriteLn, поясняющее, какие данные необходимо ввести.

5.Далее осуществляется ввод данных с клавиатуры с помощью процедуры ввода данных ReadLn или Read.

6.Далее находятся непосредственные вычисления.

7.Выполняется вывод результатов вычисления с помощью процедуры WriteLn..

5. До запуска программы подготовьте тестовые примеры, содержащие исходные данные и ожидаемые результаты. Отдельно поверьте реакцию программы на неверные исходные данные.

6. При записи выражений обращайте внимание на приоритет операций.

7. Разделяйте данные при вводе пробелами, символами перевода строки или табуляции.

8. Тщательно форматируйте текст программы и снабжайте его содержательными комментариями.

Индивидуальные задания

Задание 1.

Задание 2.

Задание 3.

Рисунок. 1-. Вид экрана после вызова Турбо Паскаля

Сразу же скажем, что для выхода из Турбо Паскаля следует нажать клавишу Alt и, не отпуская ее, - клавишу с латинской буквой X, после чего можно отпустить обе клавиши.

Верхняя строка содержит «меню» возможных режимов работы Турбо Паскаля, нижняя - краткую справку о назначении основных функциональных клавиш. Вся остальная часть экрана принадлежит окну редактора, очерченному двойной рамкой и предназначенному для ввода и коррекции текстов программ. В его верхней строке приводятся имя того дискового файла, откуда был прочитан текст программы (новому файлу присваивается имя NONAME00.PAS), два специальных поля, используемых при работе с устройством ввода «мышь» (эти поля выделены квадратными скобками), и цифра 1 - номер окна. В Турбо Паскале можно работать одновременно с несколькими программами (или частями одной крупной программы), каждая из которых может располагаться в отдельном окне редактора. Среда позволяет использовать до 9-ти окон редактора одновременно.

Кроме окна (окон) редактора в Турбо Паскале используются также окна отладочного режима, вывода результатов работы программы, справочной службы, стека, регистров. По желанию они могут вызываться на экран поочередно или присутствовать на нем одновременно.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КЛАВИШИ

Функциональные клавиши используются для управления средой Турбо Паскаля. Они обозначаются F1, F2, ..., F12 и располагаются в самом верхнем ряду клавиатуры. С каждой из этих клавиш связывается некоторая команда меню. Действие почти всех функциональных клавиш можно модифицировать тремя особыми клавишами: Alt (от ALTernative - дополнительный), Ctrl (ConTRoL -управляющий) и Shift (SHIFT- сдвиговый). Эти клавиши используются подобно клавиши временной смены регистра на пишущей машинке: нужно нажать на одну из них и затем, не отпуская ее, нажать функциональную клавишу. В дальнейшем такое совместное нажатие двух клавиш будем обозначать чертой. Например, Alt-F3 означает, что вместе с клавишей Alt необходимо нажать клавишу F3, Ctrl-F9 - вместе с Ctrl нажимается F9 и т.д.

Ниже приводятся команды, которые передаются среде Турбо Паскаля функциональными клавишами и некоторыми их комбинациями с клавишами Ctrl и Alt:

Fl - обратиться за справкой к встроенной справочной службе (Help-помощь);

F2 - записать редактируемый текст в дисковый файл;

F3 - прочитать текст из дискового файла в окно редактора;

F4 - используется в отладочном режиме: начать или продолжить исполнение программы и остановиться перед исполнением той ее строки, на которой стоит курсор;

F5 - распахнуть активное окно на весь экран;

F6 - сделать активным следующее окно;

F7 - используется в отладочном режиме: выполнить следующую строку программы; если в строке есть обращение к процедуре (функции), войти в эту процедуру и остановиться перед исполнением первого ее оператора;

F8- используется в отладочном режиме: выполнить следующую строку программы; если в строке есть обращение к процедуре (функции), исполнить ее и не прослеживать ее работу;

F9 - компилировать программу, но не выполнять ее;

F10 - перейти к диалоговому выбору режима работы с помощью главного меню;

Ctrl-F9 - выполнить прогон программы: компилировать программу, находящуюся в редакторе, загрузить ее в оперативную память и выполнить, после чего вернуться в среду Турбо Паскаля.

Alt-F5 - сменить окно редактора на окно вывода результатов работы (прогона) программы.

Во-первых, Вам понадобятся команды Ctrl-F9 для проверки работы Вашей программы и Alt-X - для выхода из Турбо Паскаля. Клавиши F2 и F3 помогут Вам в работе с Вашим каталогом. Командой Alt-F5 Вы в любой момент сможете просмотреть данные, выданные на экран в результате прогона программы.

ТЕКСТОВЫЙ РЕДАКТОР

Текстовый редактор среды Турбо Паскаля предоставляет пользователю удобные средства создания и редактирования текстов программ. Признаком того, что среда находится в состоянии редактирования, является наличие в окне редактора курсора -небольшого мигающего прямоугольника. Режим редактирования автоматически устанавливается сразу после загрузки Турбо Паскаля. Из режима редактирования можно перейти к любому другому режиму работы Турбо Паскаля с помощью функциональных клавиш или выбора нужного режима из главного меню. Если среда находится в состоянии выбора из меню, курсор исчезает, а в строке меню появляется цветной указатель-прямоугольник, выделяющий одно из кодовых слов (опций меню). Для перехода от состояния выбора режима из главного меню в состояние редактирования нужно нажать клавишу Esc (ESCape - ускользать, убегать), а для перехода к выбору из главного меню - F10.

Рассмотрим основные приемы работы с текстовым редактором.

Для создания текста программы нужно ввести этот текст с помощью клавиатуры ПК подобно тому, как это делается при печатании текста на пишущей машинке. После заполнения очередной строки следует нажать на клавишу Enter, чтобы перевести курсор на следующую строку (курсор всегда показывает то место на экране, куда будет помещен очередной вводимый символ программы).

Окно редактора имитирует длинный и достаточно широкий лист бумаги, фрагмент которого виден в окне. Если курсор достиг нижнего края, осуществляется прокрутка окна редактора: его содержимое смещается вверх на одну строку и снизу появляется новая строка листа. Если курсор достиг правой границы экрана, окно начинает по мере ввода символов смещаться вправо, показывая правый край листа. Размеры листа по горизонтали и вертикали ограничиваются только общим числом символов в файле, которых не должно быть больше 64535, однако компилятор Турбо Паскаля воспринимает строки программы длиной не более 126 символов.

Окно можно смещать относительно листа с помощью следующих клавиш:

Page Up -на страницу вверх;

Page Down - на страницу вниз;

Ноmе - в начало текущей строки;

End - в конец текущей строки;

Ctrl-Page Up -в начало текста;

Ctrl-Page Down - в конец текста.

Клавишами перевода курсора (эти клавши помечены стрелками и располагаются в правой части клавиатуры) его можно смещать по экрану. При достижении границ окна оно смещается на строку Или на символ.

Если Вы ошиблись при вводе очередного символа, его можно стереть с помощью клавиши со стрелкой (или надписью Backspace), расположенной над клавишей Enter. Клавиша Delete стирает символ, на который в данный момент указывает курсор, а команда Ctrl-Y- всю строку, на которой расположен курсор.

Следует помнить, что редактор Турбо Паскаля вставляет в конце каждой строки невидимый символ-разделитель. Этот символ вставляется клавишей Enter, а стирается клавишами Backspace или Delete. С помощью вставки/стирания разделителя можно «разрезать»/«склеить» строки. Чтобы разрезать строку, следует подвести курсор к нужному месту и нажать Enter, чтобы склеить соседние строки, нужно установить курсор в конец первой строки (для этого удобно использовать клавишу End) и нажать Delete или установит курсор в начало второй строки (клавишей Ноте) и нажать Backspace.

Нормальный режим работы редактора - режим вставки, в котором каждый вновь вводимый символ как бы «раздвигает» текст на экране, смещая вправо остаток строки. Следует учитывать, что разрезание текста и последующая вставка пропущенных строк возможны только в этом режиме. Редактор может также работать в режиме наложения новых символов на существующий старый текст: в этом режиме новый символ заменяет собой тот символ, на который указывает курсор, а остаток строки не смещается вправо. Для перехода к режиму наложения нужно нажать клавишу Insert, а если нажать эту клавишу еще раз, вновь устанавливается режим вставки. Признаком того, в каком режиме работает редактор, является форма курсора: в режиме вставки он похож на мигающий символ подчеркивания, а в режиме наложения он представляет собой крупный мигающий прямоугольник, заслоняющий символ целиком.

И еще об одной возможности редактора. Обычно редактор работает в режиме автоотступа. В этом режиме каждая новая строка начинается в той же позиции на экране, что и предыдущая. Режим автоотступа поддерживает хороший стиль оформления текста программы: отступы от левого края выделяют тело условного или составного оператора и делают программу более наглядной. Отказаться от автоотступа можно командой Ctrl-O I (при нажатой Ctrl нажимается сначала клавиша с латинской буквой О, а затем О отпускается и нажимается I ), повторная команда Ctrl-O I восстановит режим автоотступа.

Ниже перечислены наиболее часто используемые команды редактор Турбо Паскаля.

Смешение курсора

Page Up -на страницу вверх;

Page Down - на страницу вниз;

Ноme - в начало текущей строки;

End - в конец текущей строки;

Ctrl-Page Up - в начало текста;

Ctrl-Page Down - в конец текста.

Команды редактирования

Backspace - стирает символ слева от курсора;

Delete - стирает символ, на который показывает курсор;

Ctrl-Y- стирает строку с курсором;

Enter - вставляет новую строку, разрезает старую;

Ctrl-Q L - восстанавливает измененную строку (действует, если курсор не покидал строку после ее изменения).

Работа с блоком

Ctrl-K В - начинает выделение блока;

Ctrl-K K- заканчивает выделение блока;

Ctrl-K Y - уничтожает выделенный блок;

Ctrl-K С - копирует блок;

Ctrl-K V - перемещает блок на новое место;

Ctrl-K W - записывает блок в файл;

Ctrl-K R - читает блок из файла;

Ctrl-K P - печатает блок.

Работа с файлами

Как уже говорилось, сразу после запуска Турбо Паскаля среда переходит в режим редактирования текста, в котором можно подготовить новую программу или исправить существующую.

Основной формой хранения текстов программ вне среды являются файлы. После завершения работы с Турбо Паскалем можно сохранить текст новой программы в дисковом файле с тем, чтобы использовать его в следующий раз. Для обмена данными между дисковыми файлами и редактором среды предназначены клавиши F2 (запись в файл) и F3 (чтение из файла). Если Вы создаете новую программу, то среда еще не знает имя того файла, в который Вы захотите поместить текст этой программы, и поэтому она присваивает ей стандартное имя NONAME00.PAS (NO NAME - нет имени). Для сохранения текста программы в файле нужно нажать F2. В этот момент среда проверит имя программы и, если это стандартное имя NONAME, спросит, нужно ли его изменять: на экране появится небольшое окно запроса с надписью

Save File as (Сохранить в файле с именем...)

Ниже надписи располагается поле для ввода имени файла, в котором можно написать нужное имя и нажать Enter - текст будет сохранен в файле. Если в имени опущено расширение, среда присвоит файлу стандартное расширение PAS. Если Вы захотите завершить работу с Турбо Паскалем, а в редакторе остался не сохраненный в файле текст, на экране появится окно с запросом

NONAMEOO.PAS has been modified.Save? (Файл NONAME00.PAS был изменен. Сохранить? )

В ответ следует нажать Y(Yes - да), если необходимо сохранить текст в файле, или N(No - нет), если сохранять текст не нужно.

Прогон и отладка программы

После подготовки текста программы можно попытаться исполнить ее, т.е. откомпилировать программу, связать ее (если это необходимо) с библиотекой стандартных процедур и функций, загрузить в оперативную память и передать ей управление. Вся эта последовательность действий называется прогоном программы и реализуется командой Ctrl-F9.

Если в программе нет синтаксических ошибок, то все действия выполняются последовательно одно за другим, при этом в небольшом окне сообщается о количестве откомпилированных строк и объеме доступной оперативной памяти. Перед передачей управления загруженной программе среда очищает экран (точнее, выводит на экран окно прогона программы), а после завершения работы программы вновь берет управление компьютером на себя и восстанавливает на экране окно редактора.

Если на каком-либо этапе среда обнаружит ошибку, она прекращает дальнейшие действия, восстанавливает окно редактора и помещает курсор на ту строку программы, при компиляции или исполнении которой обнаружена ошибка. При этом в верхней строке редактора появляется диагностическое сообщение о причине ошибки. Все это позволяет очень быстро отладить программу, т.е. устранить в ней синтаксические ошибки и убедиться в правильности ее работы. Если ошибка возникла на этапе прогона программы, простое указание того места, где она обнаружена, может не дать нужной информации, так как ошибка может быть следствием неправильной подготовки данных в предыдущих операторах программы. Например, если ошибка возникла в результате извлечения квадратного корня из отрицательного числа, будет указан оператор, в котором осуществляется извлечение корня, хотя ясно, что первопричину ошибки надо искать где-то раньше, там, где соответствующей переменной присваивается отрицательное значение. В таких ситуациях обычно прибегают к пошаговому исполнению программы с помощью команд, связанных с клавишами F4, F7 и F8. Пока еще не накоплен достаточный опыт отладки, можно воспользоваться одной клавишей F7, после нажатия на которую среда осуществит компиляцию, компоновку (связь с библиотекой стандартных процедур и функций) и загрузку программы, а затем остановит прогон перед исполнением первого оператора. Строка программы, содержащая этот оператор, будет выделена на экране указателем (цветом). Теперь каждое новое нажатие F7 будет вызывать исполнение всех операций, запрограммированных в текущей строке, и смещение указателя к следующей строке программы. В подозрительном месте программы можно просмотреть текущее значение переменной или выражения. Для этого нужно установить курсор в то место строки, где находится имя интересующей Вас переменной, и нажать Ctrl-F4. На экране появится диалоговое окно, состоящее из трех полей (в верхнем поле будет стоять имя переменной, два других поля будут пустыми). Нажмите Enter, чтобы в среднем поле получить текущее значение переменной. Если перед нажатием Ctrl-F4 курсор стоял на пустом участке строки или указывал на имя другой переменной, верхнее поле диалогового окна также будет пустым или содержать имя этой другой переменной. В этом случае следует ввести с помощью клавиатуры имя нужной переменной и нажать Enter. Кстати, таким образом можно вводить не только имена прослеживаемых переменных, но и выражения - среда вычислит и покажет значение введенного выражения.