Введение в программирование (стр. 1 )

Комитет по образованию Санкт-Петербурга

Государственное образовательное учреждение СПО
Санкт-Петербургский колледж управления и экономики
«Александровский лицей»

,

ВВЕДЕНИЕ
В ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Лабораторный практикум

Санкт-Петербург 2010

Лабораторный практикум предназначен для студентов колледжа и содержит примеры и варианты заданий к материалу раздела Введение в программирование дисциплины «Основы алгоритмизации и программирования».

Практикум предлагает задачи, ориентированные на получение навыков составления алгоритмов решения задач и написания программ на языке Паскаль, их тестирования и отладки.

Рекомендуется для студентов, изучающих основы программирования.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа № 1. 4

Знакомство................................ с интегрированной средой TURBO PASCAL.. 4

Лабораторная работа № 2. 9

Отладка программ в среде TURBO PASCAL.. 9

Лабораторная работа № 3. 12

Программирование.............................. алгоритмов линейной структуры... 12

Лабораторная работа № 4. 15

Программирование............................... алгоритмов разветвляющейся и
циклической структуры... 15

Лабораторная работа № 5. 23

Программирование алгоритмов циклической структуры c заданным
числом повторений. Массивы и типовые алгоритмы их обработки.. 23

Лабораторная работа № 6. 29

Программирование с использованием процедур и функций.. 29

Лабораторная работа № 7. 37

Файлы. Описание файлового типа. Текстовые файлы... 37

Приложение 1. Сообщения об ошибках при компиляции программы.. 40

Приложение 2. Сообщения об ошибках при выполнении программы.. 42

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Знакомство с интегрированной средой TURBO PASCAL

Цель работы: овладение практическими навыками использования среды для создания исходного текста программы, ее компиляции и выполнения, получения и анализа результата.

Задание на самостоятельную подготовку

1.Изучить, используя материал, предложенный в лабораторной работе и литературу, указанную в пособии «Алгоритмизация и элементы программирования»:

-  систему меню интегрированной среды;

-  правила ввода и корректировки текста исходной программы;

-  правила сохранения программы на диске;

-  компиляцию программы;

-  выполнение программы;

-  просмотр результата.

Язык программирования Паскаль

Широкой популярности Паскаля среди программистов способствовали следующие причины:

- Паскаль достаточно прост для изучения, благодаря своей компактности и удачному первоначальному описанию;

- язык отражает фундаментальные и наиболее важные концепции алгоритмов в очевидной и легко воспринимаемой форме, что предоставляет программисту средства, позволяющие быстро и грамотно проектировать программы;

- язык позволяет четко реализовать идеи структурного программирования и структурной организации данных;

- средства языка играют большую роль в развитии методов аналитического доказательства правильности программ и позволяют реально перейти от методов отладки программ к системам автоматической проверки правильности программ;

- средства языка обеспечивают высокую надежность разрабатываемых программ за счет проверки согласованности программ при компиляции без ее выполнения;

- в языке используются простые и гибкие структуры управления: ветвления и циклы.

Использование среды программирования TURBO PASCAL

Разработка программы на языке Паскаль включает в себя следующие действия: ввод и редактирование текста программы на языке программирования, трансляцию программы и отладку.

Среда программирования TURBO PASCAL имеет следующие возможности:

-  множество накладываемых окон;

-  поддержка мыши, меню, диалоговых окон;

-  редактор, который может редактировать файлы до 1 Мбайта;

-  широкие возможности для отладки программ;

-  полное сохранение и восстановление среды разработки.

Основные файлы пакета TURBO PASCAL:

Допустим, что среда установлена на диске С:\Borland\BP. Тогда в каталоге..\BP находятся следующие основные файлы:

Turbo. exe – интегрированная среда программирования;

Turbo. hlp – файл оперативной справочной системы;

Turbo. tp – файл конфигурации системы;

Turbo. tpl – библиотека стандартных модулей TURBO PASCAL.

В папке С:\Borland\BP\BGI находятся файлы для работы в графическом режиме.

Запуск интегрированной системы осуществляется вводом команды Turbo. exe. После чего экран компьютера будет иметь вид, показанный на рис.1.1.

File Edit Search Run Compile Debug Tools Options Window Help

-[_] NONAME00.PAS 1 -[¯­]

¦

¦

¦

1:1 ________________________________________________

F1 Help F2 Save F3 Open Alt+F9 Compile F9 Make Alt+F10 Local menu

Рис.1.1. Элементы окна редактирования среды Turbo Pascal

На экране отображаются три основные компоненты: строка меню, область окна и строка статуса.

Наиболее используемые «горячие клавиши» среды

«Горячие клавиши» редактирования

Клавиша	Элемент меню	Функция
Shift+стрелки	(none)	Помечает фрагмент текста в активном окне
Ctrl+Del	Edit/Clear	Удаляет выбранный текст из окна, минуя карман
Ctrl+Ins	Edit/Copy	Копирует выбранный текст в карман
Shift+Del	Edit/Cut	Перемещает выбранный текст в карман
Shift+Ins	Edit/Paste	Вставляет текст из кармана в активное окно
Ctrl+L	Search/Search Again	Повторяет последнюю команду Find или Replace

Общие «горячие клавиши»

Клавиша	Элемент меню	Функция
F1	Help	Выводит на экран окно подсказки
F2	File/Save	Сохраняет файл, находящийся в активном окне редактора
F3	File/Open	Появляется диалоговое окно для открытия файла
F4	Run/Go to Cursor	Запускает программу до строки, на которой стоит курсор
F5	Window/Zoom	Масштабирует активное окно
F6	Window/Next	Переходит к следующему открытому окну
F7	Run/Trace Into	Запускает программу в режиме отладки с заходом в процедуры
F8	Run/Step Over	Запускает программу в режиме отладки, минуя вызов процедур
F9	Compile/Make[1]	Запускает Make (компилирует/редактирует связи) программы
F10	(none)	Возвращает в полосу меню

«Горячие клавиши» управления окнами

Клавиша	Элемент меню	Функция
Alt+#	(none)	Показывает окно с заданным номером (вместо # - номер)
Alt+0	Window/List	Показывает список открытых окон
Alt+F3	Window/Close	Закрывает активное окно
Alt+F5	Window/User Screen	Показывает экран пользователя
Shift+F6	Window/Previous	Назад через все открытые окна
F5	Window/Zoom	Увеличивает/уменьшает активное окно
F6	Window/Next	Вперед через все активные окна
Ctrl+F5	Window/Size/Move	Изменяет размер или позицию активного окна

«Горячие клавиши» компиляции - запуска - отладки программ

Клавиша	Элемент меню	Функция
Alt+F9	Compile/Compile	Компилирует последний файл в окне редактора
Ctrl+F2	Run/Program Reset	Прекращает текущий сеанс отладки, закрывает файлы
Ctrl+F4	Debug/Evaluate/Modify	Вычисляет выражение
Ctrl+F7	Debug/Add Watch	Добавляет или убирает элементы окна с выражениями
Ctrl+F9	Run/Run	Запускает программу на выполнение

Создание новой программы в среде TURBO PASCAL

Для создания программы выбрать в меню File/New. Система автоматически присваивает программе имя NONAME00.PAS. После набора текст программы должен быть сохранен и имя системы должно быть заменено на имя, присвоенное разработчиком программы. Для выполнения исходной программы необходимо получить ее объектный код, т. е. откомпилировать программу. Эту функцию выполняет компилятор, который в случае обнаружения ошибки выводит сообщение о коде и характере ошибки (см. Приложение 1) и дальнейшая компиляция прекращается, в случае успешной компиляции нужно нажать любую клавишу и после чего, запустить программу на исполнение. В ходе исполнения программы также могут быть обнаружены ошибки (см. Приложение 2).

Задание 1. Программа вычисления суммы двух целых чисел: Summa=A+B

Решение.

1.  Составление алгоритма решения задачи на компьютере.

  Запросить у пользователя значение первого целого числа;

  Считать число и записать в память под именем А;

  Запросить у пользователя значение второго целого числа;

  Считать число и записать его в память под именем В;

  Вычислить сумму чисел А и В;

  Результат записать в память под именем Summa;

  Вывести на экран сообщение: «Сумма чисел = » с вычисленным результатом.

2.  Написание программы на языке Паскаль в среде TURBO PASCAL.

{Учебная программа Вычисление суммы двух целых чисел}

Program Primer_1; {Заголовок программы}

Var {Описание раздела переменных}

A, B, Summa: Integer; {Переменные A, B, Summa -целые}

Begin {Начало программы}

write(‘Введите значение целого числа A >’); {Вывод запроса на экран}

readLn(A); {Ввод значения А с клавиатуры}

write(‘Введите значение целого числа B >’); {Вывод запроса на экран}

readLn(B); {Ввод значения А с клавиатуры}

Summa:=A+B; {Вычисление переменной Summa}

write(‘Сумма чисел’,A,’ и ‘,B,’ = ‘,Summa); {вывод результата на экран}

readLn;

End. {Конец программы}

Комментарии к тексту программы.

1). В программе использованы следующие резервированные слова языка Паскаль:

Program – заголовок программы;

Var – начало объявления переменных (связывает имя переменной и ее тип с расположением в памяти, где хранится значение;

Integer – указание, что переменные A, B, Summa - целые числа, могут принимать целочисленные значения в интервале [-32768,32767]

Begin – начало тела программы;

End. – конец тела программы;

write(‘Текст’) – инструкция компьютеру о выводе на экран сообщения ‘текст’(справа и слева текст должен быть ограничен символом ` - апостроф)

readLn(A) – инструкция компьютеру о считывании значения переменной А с клавиатуры.

2). Для вычисления суммы чисел А и В в программе использована инструкция присваивания суммы чисел переменной Summa; присваивание записывается как «:=».

3). Каждая строка программы завершается знаком «;», в конце программ ставится «.». Пояснения к программе, не влияющие на исполнение, записываются в фигурных скобках {комментарий} или в круглых скобках со звездочкой (*пояснения*).

3.  Ввод текста программы в окне редактора среды TURBO PASCAL

Для запуска среды программирования TURBO PASCAL введите команду TURBO. Введите текст программы в окне редактирования. Для редактирования текста и исправления ошибок ввода используйте известные вам клавиши. Текст программы вводить с комментариями.

4.  Компиляция программы

После набора текста выполните компиляцию программы, нажав Alt+F9. Если текст введен верно, на экране появится сообщение об успешной компиляции. Если появится сообщение об ошибке, обратитесь к приложению 1 и выполните указанные там рекомендации по устранению ошибки.

5.  Создание .exe – файла

После успешной компиляции нажмите любую клавишу и выберите в меню Compile/Destination (назначение) и если справа стоит слово Memory, указывающее, что выполняемый код будет хранится в памяти, нажмите Enter или щелкните левую кнопку мыши. Установка назначения изменится и станет Disk.

Если опция Destination установлена в Disk – это указывает на запись выполняемого кода на магнитный диск в виде файла с расширением .exe, после чего нужно перейти к опции Make этот пункта меню. При этом выполняется создание. exe - файла на диске.

6.  Исполнение программы

В ответ на сообщение об успешной компиляции нажмите любую клавишу и запустите программу на исполнение, выбрав соответствующую команду меню или нажав нужные клавиши. После чего на экран будет выведено сообщение: Введите значение целого числа А >

На этот запрос введите целое число и нажмите Enter.

После этого появится следующее сообщение: Введите значение целого числа В>, введите целое число и нажмите Enter. После этого будет выполнен расчет суммы, результат будет выведен на экран и среда программирования активизирует окно редактирования так быстро, что пользователь не успеет увидеть результат.

Чтобы посмотреть результат выполнения программы на экране пользователя, выберите в меню Window/User Screen (или нажмите соответствующие клавиши). Для значений переменных А=3, В=4 экран окна пользователя будет выглядеть как показано ниже:

Введите значение целого числа А> 3 Введите значение целого числа В> 4 Сумма чисел 3 и 4 = 7 _

 

7.  Сохранение программы на диске

Сохраните текст программы на диске, используя соответствующие пункты меню или клавиши), дав ему уникальное имя, отражающее назначение программы (в нашем задании – это primer_1). Имя программы задается в соответствии с правилами DOS. Обязательно выберите свою личную папку для сохранения в нем файла[2]. По результатам выполнения задания в среде TURBO PASCAL у вас должно быть два файла: файл типа .pas и файл типа .exe.

8.  Завершение работы в интегрированной среде программирования

Для завершения работы следует выбрать команду меню File/Exit или нажать комбинацию клавиш Alt+X.

Порядок выполнения лабораторной работы

1.  Выполнить задание 1, строго следуя указаниям.

2.  Вывести на экран результаты вычислений и исходные данные.

3.  Для закрепления материала выполнить следующее задание:

Изменить программу так, чтобы она вычисляла не только сумму двух целых чисел, но и их разность. Дополнить алгоритм задания 1 и программу, обеспечить вывод на экран результатов вычислений.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Отладка программ в среде TURBO PASCAL

Цель работы: ознакомление с методами устранения ошибок в программах и приобретение практических навыков работы с отладчиком в среде TURBO PASCAL.

Задание на самостоятельную подготовку

1. Изучить методы поиска ошибок в программах, используя материал, предложенный в лабораторной работе, материал Приложения и литературу, указанную в пособии «Алгоритмизация и элементы программирования»:

-  метод пошаговой отладки и трассировки;

-  метод использования точек останова;

-  применение команды Оценка и модификация значений;

-  применение команды Просмотр;

-  применение команды Обращение к стеку.

2. Проанализировать тексты программ, приведенных в описании лабораторной работы для отладки.

3. Составить таблицу «горячих клавиш» отладчика среды TURBO PASCAL.

Точки останова и отладочное окно Watches

Задание 1. Введите текст программы и запустите ее на выполнение, убедитесь в совпадении истинного и расчетного значений экспоненты. Данные для задания: х=0,5, n=10 (n-число членов ряда, аппроксимирующего экспоненту).

Program Prim_1;

{расчет экспоненты exp(x) с суммированием ее ряда Тейлора}

Var

fact, rate, sum, x:real;

{обозначения переменных}

{fact – значение факториала}

{rate – степень аргумента x}

{sum – сумма ряда}

{x – аргумент экспоненты}

{n – число членов ряда, аппроксимирующего экспоненту}

i, n:integer;

Begin

write(‘Введите значения x и n’);

readLn(x, n);

fаct:=1; {инициализация переменных}

rate:=1;

sum:=1;

For i:=1 To n Do {суммирование ряда}

Begin

fact:=fact*I; rate:=rate*x; sum:=sum+rate/fact;

End; {в этой строке ввести точку останова}

writeLn(‘Расчетное значение exp(x)=’,sum);

writeLn(‘Истинное значение exp(x)=’,exp(x));

End.

Задание 2 (продолжаем работать с программой задания 1). В строке с ключевым словом END, закрывающим цикл расчета суммы ряда ввести точку останова[3], выбрав команду Debug/Toggle BreakPoint, или нажав Ctrl+F8.

В окно наблюдений ввести имена переменных i, fact, sum , для чего выполнить команду Debug/Watches/Add watch или нажав Ctrl+F7. В диалоговое окно Add watch записать имя переменной i и нажать Enter. Аналогичные действия выполнить для переменных fact и sum. Повторяя команду Run/Run (ctrl+F9), выполнить программу до конца и построить таблицу значений переменных fact и sum при изменении i до 10.

Задание 3 (продолжаем работать с программой задания 1). Закрыть окно Watches (команда Window/Close или Alt+F3). Ввести исправление в текст программы: изменить тип переменной fact, содержащей значение факториала, на integer. В окно наблюдений ввести имена переменных i, fact. По аналогии с заданием 2 построить таблицу со значениями переменной fact при изменении i от 1 до 10.Объяснить отличие значений переменной fact в таблицах заданий 2 и 3.