Процедуры и функции в языке Паскаль

Лабораторная работа №5

Тема: Процедуры и функции в языке Паскаль

Цель работы: изучить работу процедуры и функции и обрести навык написания

программ с применением процедур и функций.

1. Основные понятия.

Широко распространена в программах форма повторяемости, когда одна и та же последовательность действий должна выполняться на различных этапах информации. В программах такого рода в различных местах встречаются фрагменты, одинаковые по выполняемым действиям и различающиеся только в значениях исходных данных. При составлении программы приходиться задавать одну и ту же группу операторов, соответствующую каждому из повторяющихся фрагментов. Для более эффективного программирования подобных повторений в языке введено понятие подпрограммы. Повторяющаяся группа операторов оформляется в виде самостоятельной единицы – подпрограммы, записывается однократно, а в соответствующих местах программы обеспечивает лишь обращение к ней. Использование аппарата подпрограммы позволяет сократить объем и улучшить структуру программы с точки зрения наглядности и читаемости. Подпрограмма может быть рассмотрена как самостоятельная программа (со своими входными и выходными данными).

В языке Паскаль подпрограммы реализуются в виде процедур и функций, которые вводятся в программу с помощью своего описания.

1.1 Описание процедуры.

Процедуры описываются в специальном разделе описательной части программы вслед за разделом переменных.

Любая процедура состоит, аналогично программе, из заголовка процедуры и блока.

Заголовок процедуры представляет собой:

PROCEDURE <ИМЯ> (<СПИСОК ПАРАМЕТРОВ>);

Где PROCEDURE – служебное слово,

ИМЯ – имя процедуры,

СПИСОК ПАРАМЕТРОВ - перечень имен для обозначения исходных данных и результатов работы процедуры с указанием их типов. Параметры, перечисленные в списке, называются формальными. Допускается описание процедуры, несодержащей формальных параметров:

PROCEDURE <ИМЯ>;

Содержательная часть процедуры представляет собой блок и состоит, следовательно, из раздела описаний (меток, констант, типов, переменных, процедур, и функций) и раздела операторов, представляющего собой составной оператор BEGIN – END. Заканчивается блок процедуры точкой с запятой.

Пример:

Оформить в виде процедуры алгоритм вычисления степени y=xⁿ c натуральным показателем n.

PROCEDURE STEP1 (N:INTEGER;X:REAL;VAR Y:REAL;)

VAR I:INTEGER;

BEGIN

Y:=1;

FOR I:=1 TO N DO

Y:=Y*X;

END;

В заголовке процедуры с именем STEP1 перечислены параметры X, N, определяющие исходные данные процедуры, и параметр Y, обозначающий значение исходной степени – результат выполнения процедуры. Указан также тип всех формальных параметров.

Если в заголовке процедуры параметры указаны без слова VAR, то это параметры-значения. Параметры-значения могут изменяться внутри процедуры, но для внешней программы это изменение окажется незамеченным.

Для получения результатов в основной программе используются параметры-переменные. Эти параметры перечисляются после служебного слова VAR с обязательным указанием типа.

Тело процедуры состоит:

1) Из описательной части, где определена переменная I, необходимая и имеющая смысл только внутри данной процедуры и называемая локальной переменной (значение локальной переменной недоступно в основной программе);

2) Из составного оператора BEGIN-END, реализующего алгоритм вычисления степени действительного числа с натуральным показателем.

Это то же вычисление оформим в виде процедуры без параметров:

PROCEDURE STEP2;

VAR I:INTEGER;

BEGIN

Y:=1;

FOR I:=1 TON DO Y:=Y*X;

END;

В этом случае процедура STEP2 не содержит списка формальных параметров и работает с локальной переменной I, описанной в блоке процедуры, и переменными X, N, Y называются глобальными по отношению к процедуре STEP2. Значение глобальных переменных доступны и могут быть использованы в любой точке основной программы (в частности, внутри данной процедуры).

1.2 Функция.

Функция – это подпрограмма, результат выполнения которой есть единственное скалярное значение, присваиваемое имени этой функции. Следовательно, функции являются частным случаем процедур и принципиально отличаются от них тем, что, во-первых, результат выполнения функции – одно значение, а процедуры – одно или несколько; во-вторых, результат выполнения функции передается в основную программу, как значение имени этой функции, а результаты выполнения процедуры – как значения ее параметров.

Описание функции аналогично описанию процедуры и состоит из заголовка и блока. Заголовок функции имеет вид:

FUNCTION <ИМЯ> (<СПИСОК ПАРАМЕТРОВ>):<ТИП>;

Где FUNCTION – служебное слово,

ИМЯ – имя функции,

СПИСОК ПАРАМЕТРОВ – перечень формальных параметров (исходных

данных) с указанием их типов,

ТИП – тип результата: значение, которое должно приобретать имя функции.

Допускается описание функции без параметров:

FUNCTION <ИМЯ>: <ТИП>;

В содержательной части программы-функции имени должно быть присвоено некоторое значение (значение ответа), т.е. имя хотя бы один раз должно присутствовать в левой части некоторого оператора присваивания.

Пример:

Оформить в виде функции алгоритм вычисления степени Y=Xⁿ :

FUNCTION STEP3 (N:INTEGER; X:REAL) : REAL;

VAR I:INTEGER;

Y:REAL;

BEGIN

Y:=1;

FOR I:=1 TO N DO

Y:=Y*X;

STEP3:=Y

END;

В заголовке функции с именем STEP3 перечислены параметры N,X, определяющие ее исходные данные. Результат выполнения функции (значение локальной переменной Y) присваивается ее имени STEP3. Тип результата (тип функции) – REAL, который указывается в заголовке функции при ее описании. Введение локальной переменной Y не обязательно, но придает описанию функции более наглядный вид.

1.3 Обращение к подпрограммам.

Описание процедуры (или функции), расположенное в разделе описаний, само по себе никакого действия не вызывает. Чтобы исполнить процедуру (или функцию), необходимо в нужном месте программы поместить обращение к ней. Обращение к процедуре производится с помощью оператора процедуры, имеющего вид:

<ИМЯ> (<СПИСОК АРГУМЕНТОВ>);

Где ИМЯ – имя процедуры, к которой происходит обращение,

СПИСОК АРГУМЕНТОВ – перечень конкретных значений (выражений) и имен, подставляемых на место формальных параметров процедуры при ее выполнении.

При вызове процедуры формальные параметры, указанные в заголовке, заменяются аргументами в порядке их следования: первому слева параметру в списке ставится в соответствие первый аргумент, второму – второй и т.д. Аргументы, перечисленные в операторе процедуры, называются также фактическими параметрами. Число, тип и порядок следования формальных и фактических параметров должно совпадать. Структура программы, содержащей процедуру, имеет вид:

Пример:

Cоставить программу вычисления степени Z=Aⁿ, где n – целое число и A<>0. Степень с целым показателем определяется следующим образом:

Учитывая, что 1/Aⁿ = (1/A)ⁿ и используя процедуру STEP1, описанную в пункте 1.1, составим алгоритм рис.1 а), б) и программу.

{ Определение степени с целым показателем }

PROGRAM STEP4;

VAR M:INTEGER;

A,Z:REAL;

{ Вычисление степени с натуральным показателем }

PROCEDURE STEP1 (N:INTEGER;X:REAL;VAR Y:REAL);

VAR I:INTEGER;

BEGIN

Y:=1;

FOR I:=1 TO N DO

Y:=Y*X;

END; {STEP1}

BEGIN

READ (A,M);

IF M=0 THEN Z:=1

ELSE IF M>0 THEN STEP1(M,A,Z) {Вызов процедуры}

ELSE STEP1(M,1/A,Z); {Вызов процедуры}

WRITELN(A:8:3,’В степени ’,M:3,’ равно ’,Z)

END.

б)

нет да

а)

Рис. 1

В программе оператор процедуры использован дважды, и каждый раз он вызывает из описательной части программы процедуру STEP1. В теле процедуры произойдет замена формальных параметров N,X,Y на фактические M,A,Z первый раз и на M,1/A,Z второй раз. Затем выполняется совокупность действий, предусмотренных операторами процедуры, и в программу будет возвращен результат Z. Возврат осуществляется к оператору программы STEP4, следующему за оператором вызова процедуры. Очень важно понимать суть и механизм замены формальных параметров фактическими.

Формальные параметры – это переменные, фиктивно (формально) присутствующие в процедуре и определяющие тип и место подстановки фактических параметров.

Фактические параметры – это реальные объекты (программы, заменяющие в теле процедуры при ее вызове формальные параметры). Над этими объектами и производятся действия, предусмотренные операторами тела процедуры.

Имена формальных и фактических параметров целесообразно выбирать различными, что сделает программу более наглядной.

Обращение к функции осуществляется аналогично обращению к стандартным функциям (sin, cos, tan и т.д.) и является разновидностью операнда в выражениях в отличие от вызова процедуры, являющегося разновидностью оператора. В этом месте выражения, где это необходимо, записывается имя функции, вслед за которым в скобках перечисляются фактические параметры. Если вызывается функция без параметров, то указывается только ее имя.

Пример:

Составить программу вычисления

,

используя функцию STEP3, описанную в п. 1.2., (A – действительное, n - целое).

{ Пример вычисления функции }

PROGRAM STEP6;

VAR M: INTEGER;

A, Z, R: REAL;

{ Функция вычисления степени }

FUNCTION STEP3(N: INTEGER; X: REAL): REAL;

VAR M: INTEGER;

Y: REAL;

BEGIN {STEP3}

Y:=1;

FOR I:=1 TO N DO

Y:=Y*N;

SYEP3:=Y

END; {STEP3}

BEGIN

READ (A,M);

WRITELN (‘A=’, A, ‘M=’, M);

Z:=STEP3(5,A)+STEP3(5, 1/A);

IF M=0 THEN R:=1

ELSE IF M>0 THEN R:=STEP3(M,A)

ELSE R:=STEP3(M,1/A);

Z:=Z/(2*R);

WRITELN(‘Z=’, Z)

END.

Функция STEP3 вызывается четыре раза для различных значений фактических параметров. Определение фактических и формальных параметров, локальных и глобальных переменных для функций и процедур совершенно идентично.

Процедуры могут работать не только с простыми переменными, но и с массивами. В качестве примера рассмотрим следующую задачу.

Даны два вектора: А, состоящий из трех элементов, и В, состоящий из четырех элементов. Возвести каждый элемент вектора в квадрат и найти сумму элементов. Действия над векторами оформить в виде процедуры.

PROGRAM SUMMA;

TYPE MAX=ARRAY[1..4] OF REAL;

VAR S1, S2: REAL;I: INTEGER;

A,B: MAX;

PROCEDURE PR(N: INTEGER;VAR S: REAL;VAR C: MAX );

VAR I: INTEGER;

BEGIN

S:=0;

FOR I:=1 TO N DO

BEGIN

C[I]:=SQR(C[I]);

S:=S+C[I]

END;

BEGIN

FOR I:=1 TO 3 DO

READLN(A[I]);

FOR I:=1 TO 4 DO

PR(3,S1,A);

PR(4,S2,B);

WRITELN(S1,S);

FOR I:=1 TO 3 DO

WRITE(A[I]);

FOR I:=1 TO 3 DO

WRITE(B[I]);

END.

2. Задание

2.1 Из таблицы 1. По номеру компьютера взять задание и составить программу,

иcпользуя подпрограмму- процедуру.

2.2 Из таблицы 2 по номеру компьютера взять задание и составить программу, ис

пользуя подпрограмму FUNCTION.

2.3 Из таблицы 3 по номеру компьютера взять задание и составить программу, ис

пользуя подпрограмму FUNCTION.

2.4 Из таблицы 4. По номеру компьютера взять задание и составить программу, ис

пользуя подпрограмму- процедуру

3. Содержание Отчёта

ОТЧЁТ ДОЛЖЕН СОДЕРЖАТЬ:

1) Задание к работе;

2) Программу;

3) Блок- схему алгоритма;

4) Результаты расчётов;

4. Контрольные вопросы:

1. Заголовок процедуры и функции.

2. Что входит в тело процедуры?

3. Отличия процедуры и функции.

4. Понятия локальной и глобальной переменной.

5. Обращение к подпрограммам.

6. Какие параметры являются фактическими, какие формальными?

7. Параметры процедур и функций.

8. Соответствие между формальными и фактическими параметрами.

5. Литература

1. Новичков В.С. ПАСКАЛЬ – В.С. Новичков, Н.И. Парфилов, А.Н. Пылькин - М.: Высш. школа, 1990г. 223 стр.

2. Савельев А.Я. ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ (Паскаль, ПЛ/М). – М.:Высш. школа. 1987г. –143 стр.

3. Боон К. ПАСКАЛЬ ДЛЯ ВСЕХ. – М.- Энергоатомиздат, 1988г.- 190 стр.

Здесь использованы следующие процедуры:

GoToXY (X, Y:Byte) - перемещает курсор к элементу экрана с заданными координатами, учитывая, что размер экрана в текстовом режиме 25 строк по 80 символов.

TextBackGround (Color : Byte) – задает цвет фона.

TextColor (Color : Byte) – задает цвет символов.

uses crt;

var s1,s2,s3:string;

c1,c2,c3:byte;

procedure pr(s:string;x,y,c:byte);

begin

textcolor(c);

gotoxy(x,y);writeln(s);

end;

begin

writeln('введите оценку по математике');readln(s1);

writeln('введите оценку по физике');readln(s2);

writeln('введите оценку по истории');readln(s3);

clrscr;

pr('матемаитка'+s1,1,1,5);{на первом месте текст, столбец, строка, цвет печати}

pr('физика'+s2,40,10,8); {физика+ оценка, столбец 40, строка 10, цвет 8(серый)}

pr('история'+s3,70,23,12); {история+, столбец 70, строка 23, цвет 12(св крас)}

repeat until keypressed;

end.

Таблица 1

Таблица 2

Программа, содержащая описание функции выбора меньшего из двух аргументов.

uses crt;

function Min(a, b: integer): integer;

Begin

If a<b then Min:=a

else Min:=b

End;

Var x, y, z: integer;

BEGIN

write (‘Первое число- ’);

readln (x);

write (‘Второе число- ’);

readln (y);

z:=Min(x, y);

writeln (‘Меньшее из двух чисел- ’,z);

END.

Программа, содержащая описание процедуры удвоения аргументов.

Uses crt;

Procedure Double (var x, y: integer);

Begin

x:=x+x;

y:=y+y;

End;

Var a, b: integer;

BEGIN

write (‘Введите исходные данные’)’

readln (a);

readln (b);

double (a, b);

wrteln (‘Полученные данные- ’,a ,b);

END.

Таблица 3

Таблица 4