Дальнейшее рассмотрение операторов языков программирования высокого уровня будем вести на примере языка Паскаль. Данный выбор обусловлен простотой языка и строгим синтаксисом.

Операторы присваивания

В языке Паскаль оператор присваивания обозначается двумя символами «:=», между которыми не ставится пробел. В левой части данного оператора должна стоять переменная, а в правой части - выражение, значение которого будет присвоено переменной.

Очень часто в Паскале можно увидеть конструкцию вида p:=p+1. Данная запись не содержит ошибки. Внутри компьютера данный оператор выполняется следующим образом: сначала берется исходное значение переменной, к которому прибавляется единица. После этих действий результат вычислений помещается в переменную p. Таким образом в языке Паскаль реализуется инкремент переменной.

Очень важно следить, чтобы все переменные, которые участвуют в правой части оператора присваивания, были определены к моменту его исполнения. В качестве правых частей для вычисления численных переменных операторы присваивания используют арифметические выражения, состоящие из переменных, констант, знаков операций, скобок и вызовов функций. В общем случае правила построения выражений аналогичны математической записи. Бинарные операции, применимые к целочисленным данным приведены в таблице 1 .

Для примера реализации операции присваивания рассмотрим задачу вычисления гипотенузы треугольника по двум известным катетам. Согласно теореме Пифагора, гипотенуза будет рассчитываться по формуле:

Таблица 1 - Бинарные арифметические операции над типом integer

Исходный код программы:

Program Op_prisv;

c:=sqrt(a*a+b*b);

В данной программе использованы только операторы присваивания. При этом в двух случаях переменным просто присваивается начальное значение - это катеты треугольника. А в третьем случае происходит вычисление выражения, определяющего корень из суммы квадратов катетов.

В результате выполнения данного кода программа вычислит значение гипотенузы треугольника со сторонамиa, b, и занесет это значение в переменную c.

Операторы ввода-вывода

Ввод и вывод необходимы для связи программы с внешним миром - таким образом можно получать входные данные от пользователя и выводить полученные результаты на экран. Очевидно, программа без вывода не имеет смысла. В предыдущем примере было рассмотрено вычисление гипотенузы прямоугольного треугольника, однако, без использования оператора вывода нельзя узнать результат, полученный при исполнении программы.

В языке Паскаль операторы ввода-вывода правильнее называть процедурами. Они служат для обмена данными между программой и внешними устройствами. Так, например, можно ввести данные с клавиатуры, из файла, вывести данные на экран или в файл.

Для ввода с клавиатуры в языке Паскаль существует два оператора: Readи Readln. Для вывода на экран - Writeи Writeln. Дополнение «ln» произошло от английского слова «line» - строка, линия. Операторы, заканчивающиеся на «ln» в результате своих действий переводят курсор на новую строку. Так, например, при работе оператора Write курсор останется на следующей позиции после последнего выведенного символа. А в случае оператора Read очередные данные будут считываться из той же строки, где стоит курсор.

Традиционная запись данных операторов содержит параметры, однако, их может и не быть. В таком случае оператор Writeln будет реализовывать просто переход на новую строку, а оператор Readlnбудет ждать ввода любой клавиши.

Кроме стандартного вывода данных в языке Паскаль предусмотрен и форматированный вывод, который существует для того, чтобы сделать отображение на экране более понятным. Форматированный вывод содержит количество позиций, которые при выводе необходимо отвести под значение переменной .

В качестве примера использования операторов ввода-вывода модифицируем задачу определения гипотенузы прямоугольного треугольника следующим образом:

Program Op_vvod_vyvod;

write("Катет a = ");

write("Катет b = ");

c:=sqrt(a*a+b*b);

writeln("Гипотенуза = ",c:3:2);

writeln("Для завершения нажмите любую клавишу...");

В данной программе используются операторы ввода исходных данных - катетов прямоугольного треугольника. Для вывода результата на экран используется форматированный вывод. Результаты работы программы приведены на рисунке 9.

Рисунок 9 - Пример работы с операторами ввода-вывода

Кроме того, в программе используется оператор Readln без параметров, который подтверждает завершение программы. Так, после нажатия любой клавиши программа выдаст сообщение о том, что ее работа завершена (см. рисунок 10).

Рисунок 10 - Пример работы оператора ввода без параметров

Ввод данных - это передача информации от внешних устройств в оперативную память. Вводятся, как правило, исходные данные решаемой задачи. Вывод - обратный процесс, когда данные передаются из оперативной памяти на внешние носители (принтер, дисплей, магнитные устройства и т.д.). Результаты решения всякой задачи должны быть выведены на один из этих носителей.

Основными устройствами ввода-вывода у персонального компьютера являются клавиатура и дисплей (экран монитора). Именно через эти устройства главным образом осуществляется диалог между человеком и ПК.

Оператор ввода read

Процедура ввода с клавиатуры (обращение к стандартной процедуре ввода) имеет следующий формат:

Read(<список ввода>)

где <список ввода> - это последовательность имен переменных, разделенных запятыми. При вводе исходных данных происходит преобразование из внешней формы представления во внутреннюю, определяемую типом переменных. Переменные, образующие список ввода, могут принадлежать либо к целому, либо к действительному, либо к символьному типам. Чтение исходных данных логического типа в языке Паскаль недопустимо. Значения исходных данных могут отделяться друг от друга пробелами и нажатием клавиш табуляции и Enter .

Если в программе имеется несколько операторов read , то данные для них вводятся потоком, т.е. после считывания значений переменных для одного оператора read данные для следующего оператора читаются из той же строки на экране, что и для предыдущего до окончания строки, затем происходит переход на следующую строку.

Другой вариант оператора ввода с клавиатуры имеет вид:

Readln(<список ввода>)

Этот оператор отличается от read только тем, что после считывания последнего в списке значения для одного оператора readln данные для следующего оператора будут считываться с начала новой строки.

Оператор вывода write

Оператор вывода на экран (обращение к стандартной процедуре вывода) имеет следующий формат:

Write(<список вывода>)

Переменные, составляющие список вывода, могут относиться к целому, действительному, символьному или логическому типам. В качестве элемента списка вывода кроме имен переменных могут использоваться выражения и строки. При выводе на экран нескольких чисел в строку они не отделяются друг от друга пробелами. Программист сам должен позаботиться о таком разделении.

Второй вариант процедуры вывода на экран:

Writeln(<список вывода>)

Его действие отличается от оператора write тем, что после вывода последнего в списке значения происходит перевод курсора к началу следующей строки. Оператор writeln , записанный без параметров, вызывает перевод строки.

Вывод каждого значения в строку экрана происходит в соответствии с шириной поля вывода, определяемой конкретной реализацией языка. Форма представления значений в поле вывода соответствует типу переменных и выражений: величины целого типа выводятся как целые десятичные числа, действительного типа - как действительные десятичные числа с десятичным порядком, символьного типа и строки - в виде символов, логического типа - в виде логических констант TRUE и FALSE .

Оператор вывода позволяет задать ширину поля вывода для каждого элемента списка вывода. В этом случае элемент списка вывода имеет вид А:К, где А - выражение или строка, К - выражение либо константа целого типа. Если выводимое значение занимает в поле вывода меньше позиций, чем К, то перед этим значением располагаются пробелы. Если выводимое значение не помещается в ширину поля К, то для этого значения будет отведено необходимое количество позиций. Для величин действительного типа элемент списка вывода может иметь вид А:К:М, где А - переменная или выражение действительного типа, К - ширина поля вывода, М - число цифр дробной части выводимого значения. К и М - выражения или константы целого типа. В этом случае действительные значения выводятся в форме десятичного числа с фиксированной точкой.

Любая программа при вводе исходной информации и выводе результатов взаимодействует с внешними устройствами. Частным случаем обмена данными с внешними устройствами является обмен с консолью. Консоль представляет собой совокупность клавиатуры и экрана монитора.

Рассмотрим способы организации ввода и вывода информации, предоставляемые языком программирования Паскаль .

Процедура ввода

Ввод данных - это процесс передачи исходных данных от внешнего устройства в оперативную память.

В качестве внешнего устройства ввода, как правило, является клавиатура или файл с данными.

Для ввода данных с клавиатуры в языке Паскаль используются процедуры read и readln , имеющие следующий формат:

• read(список);
• readln(список);

Процедура readln аналогична процедуре read , единственное отличие заключается в том, что после считывания последнего значения переменной из списка, происходит перевод следующего ввода данных в начало новой строки.

Элементом «список» является список имен переменных через запятую, значения которых будут вводится с клавиатуры (заметим, что список может быть пустым), например:

• read(a, b, c);
• readln;

Вводимые значения должны разделяться пробельными символами (пробел, табуляция, перевод строки), причем их количество не ограничено. Ввод данных для одной процедуру завершается нажатием клавиши Enter . Если процедура readln используется без параметров, то происходит ожидание нажатия клавиши Enter .

ВНИМАНИЕ: вводимые значения должны соответствовать типам переменных, в противном случае возникает ошибка (например, переменная b имеет тип integer , а вводится вещественное число).

Процедура вывода

Вывод – это процесс передачи данных после обработки из оперативной памяти на внешнее устройство.

Для вывода данных на экран в языке Паскаль используются процедуры write и writeln , которые имеют следующий вид:

• write(список);
• writeln(список);

В случае использования процедуры write , после выведения последнего элемента списка на экран, курсор останется в той же строке. Процедура writeln , после завершения вывода, переводит курсор на следующую строку. Если процедуре writeln не передавать параметры, то курсор просто переводится на следующую строку.

Правила записи параметров процедуры вывода

1. Список вывода разделяется запятыми
2. Список вывода может содержать переменные, константы и выражения
3. Под вывод любого значения можно задать формат поля вывода - количество позиций, в которых будет размещаться величина (указывается сразу после выводимого значения через двоеточие):
   • если значение выводимой величины оказывается короче, то оно «прижимается» к правому краю отведенного поля, в противном случае - поле «раздвигается» до необходимых размеров;
   • для вещественных чисел в формате поля вывода предусматривается возможность указания количество выводимых позиций и отводимых под дробную часть числа (десятичная точка также занимает одну позицию).

Например:

• writeln("a = ", a:2, " ", 10 + sqrt(a):2:4, " ", pi:4:2);

При рассмотрении примера работы оператора присваивания мы столкнулись с необходимостью узнать результат выполнения программы. Мы разобрались с тем, как информацию сохранять (в переменных), как обрабатывать (с использованием выражений), но два фундаментальнейших информационных процесса остались вне нашего внимания: получение информации и передача ее во внешний по отношению к компьютеру мир. Пока наши программы могут использовать лишь информацию, которая находится непосредственно в тексте программы. Узнать, какие значения в данный момент имеют переменные, также не представлялось возможным. Программирование в таких условиях теряет смысл.

Взаимодействие устройств обработки и хранения информации с внешней редой (хотя бы с пользователем) является совершенно необходимым. За такой интерфейс в языке Паскаль отвечают операторы ввода-вывода информации. Эти инструкции позволяют ввести аргументы, параметры расчетов во время выполнения программы (а не на этапе ее написания), осуществить вывод рассчитанных данных в понятном человеку виде.

Операторы ввода (форматы операторов):

Read(<Список ввода>); Readln(<Список ввода>);

В таком формате эти команды позволяют вводить данные в переменные во время выполнения программы с клавиатуры. Элементами списка ввода могут быть имена переменных, которые должны быть заполнены значениями, введенными с клавиатуры. Выполнение операторов ввода происходит так: ход программы приостанавливается, на экран выводится курсор, компьютер ожидает от пользователя набора данных для переменных, имена которых указаны в списке ввода. Пользователь с клавиатуры вводит необходимые значения в том порядке, в котором они требуются списком ввода, нажимает Enter. После этого набранные данные попадают в соответствующие им переменные и выполнение программы продолжается.

Примечание: данные при вводе разделяются пробелами.

Разница между работой процедур Read и Readln (от Read line) состоит в следующем: после выполнения Read значение следующего данного считывается с этой же строчки, а после выполнения Readln - с новой строки.

Для вывода информации в Паскале также есть две команды:

Write(<Список вывода>); Writeln(<Список вывода>);

Такой формат использования Write и Writeln позволяет выводить на экран монитора данные из списка вывода. Элементами списка вывода могут являться имена переменных, выражения, константы. Прежде чем вывести на экран компьютер значения выражений сначала вычислит. Элементы списка, также как и в операторах ввода, разделяются запятыми. Различие между двумя операторами вывода таково: после выполнения оператора Writeln (от Write line) происходит переход на новую строчку, а после выполнения инструкции Write, переход на новую строчку не происходит и печать по последующим командам вывода Write или Writeln будет происходить на той же строчке. При вызове оператора Writeln без параметров просто происходит переход на новую строчку.

Приведем пример использования операторов ввода и вывода:

Program Inteface;

Write("Введите радиус круга "); {Печать на экране просьбы о вводе}

Readln(R); {Ввод значения в

переменную R с клавиатуры}

S:=4*ARCTAN(1)*SQR(R); {Вычисление площади круга (pR2)}

Writeln("Площадь круга радиусом ",R," равна ",S)

Эта программа запрашивает у пользователя значение радиуса круга, обеспечивает возможность ввести его значение, рассчитывает и выводит на экран величину площади круга с таким радиусом. Таким образом, появляется возможность, не внося изменений в текст программы, вводить различные значения радиуса и получать, соответствующие им значения площади круга. Для этого достаточно несколько раз запустить программу. Также эта программа демонстрирует следующее правило: выдача результатов должна быть прокомментирована так, чтобы был ясен смысл напечатанных чисел. Действительно, ведь можно было бы ограничиться Writeln(S), но значение выведенного программой числа в этом случае было бы ясно только тому, кто эту программу написал.

Для того, чтобы просмотреть результат работы этой программы, ее необходимо сначала откомпилировать. Сделать это в Паскале можно, нажав сочетание клавиш Ctrl+F9. Программа будет проверена на ошибки (если они найдутся, то вам будет выдано сообщение вверху экрана и курсор встанет на место ошибки). Если ошибок не нашлось, то результат будет выдан и просмотреть его можно, если нажать сочетание клавиш Alt+F5.

Набор программы на Паскале похож на набор обычного текстового файла, только для этого используется среда ТурбоПаскаль. Запустить ее можно с Вашего Рабочего стола.

Пример . Определить объём и площадь боковой поверхности цилиндра с заданными радиусом основания R и высотой H.

Program Cylinder;

R, {радиус основания цилиндра}

H, {высота цилиндра }

V, {объем цилиндра }

S: Real; {площадь боковой поверхности цилиндра}

Write("Введите высоту цилиндра: "); ReadLn(H);

Write("Введите радиус основания: "); ReadLn(R);

V:= Pi * R * R * H;

S:= 2 * Pi * R * H; WriteLn;

WriteLn("Объем цилиндра = ", V: 5: 2); {Здесь 5 – общее количество позиций, занимаемых переменной V при выводе, а 2 - количество позиций в дробной части значения V}

WriteLn("Площадь боковой поверхности = ",);

Задание для лабораторной работы.

1. Вычислить длину окружности, площадь круга и объём шара одного и того же заданного радиуса.

2. Вычислить значение функции y = 3x 2 + 4(sin(x)- x 3)

Линейные программы

Линейные программы представляют собой, как уже отмечалось, последовательность операторов, циклов и условных переходов нет. Структурная схема такой программы включает блок ввода данных, блок вычислений и блок вывода результатов.

Для ввода данных используются операторы LET, DATA, READ, RESTORE, INPUT, LINE INPUT, функция INPUT$.

Оператор LET . Служит для присвоения значений переменным. Формат оператора: LET <имя переменной> = <выражение>

Оператор LET может быть опущен, поэтому выражения

LET A=exp(x)+ sin(x) и A=exp(x)+ sin(x)

эквивалентны.

Операторы DATA и READ позволяют вводить данные из программы. Оператор DATA заносит данные в специальную область оперативной памяти компьютера, а оператор READ считывает эти данные из оперативной памяти и присваивает их переменным. Эта область данных содержит специальный указатель. При запуске программы указатель устанавливается в начале области данных. При считывании данных из области памяти он также перемещается. Если число переменных в операторе READ больше числа значений в операторе DATA , то указатель выходит за область данных и будет выдано сообщение об ошибке.

Типы данных в операторах DATA и READ должны соответствовать друг другу. Эти операторы могут располагаться в любом месте программы. Строковые переменные записываются без кавычек, если в них нет пробелов, и заключаются в кавычки, если содержат пробелы.

Форматы операторов:

DATA <список данных>

READ <список переменных>

Пример 9.4.1. Использование операторов DATA, READ

DATA 125, 34.78, 1.24E-5, БРЕСТ, “МИНСК - СТОЛИЦА”

READ A,B,D,C$,C1$

Переменным A, B и D будут присвоены, соответственно, числовые значения 125, 34.78 и 0.0000124, переменным C$ и C1$ - “БРЕСТ” и “МИНСК - СТОЛИЦА”.

Для повторного использования данных используется оператор RESTORE . Формат оператора: RESTORE [<метка>].

Если метка в операторе RESTORE не указана, то указатель устанавливается в начало области данных, иначе указатель устанавливается на соответствующую метку в области данных.

Пример 9.4.2. Использование операторов DATA, READ, RESTORE

10 REM ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОПЕРАТОРОВ DATA, DEAD, RESTORE

20 DATA 136.75, 18E5,123.45,1978,.9875

25 DATA .5439,1.567,4.65,12.23,48.56

30 READ A1,A2,A3,A4,А5: REM чтение данных из строки 20

150 READ B1,B2: REM чтение данных из строки 25

250 RESTORE 25: REM перевод указателя данных на метку 25

260 INPUT "Введите размерность массива N, не более 5",N

270 FOR i=1 TO N

280 READ D2(i) : REM чтение данных из строки 25 в одномерный массив

Оператор INPUT служит для ввода данных с клавиатуры в режиме диалога с пользователем. Формат оператора:

INPUT [;] “текстовое выражение”[;/,]<список переменных>

Здесь [;] – необязательный параметр, оставляет курсор в текущей строке; [;/,] - означает, что в качестве разделителя может использоваться один из указанных знаков ";" или ",".

При выполнении оператора INPUT на экран выдается запрос на ввод данных. Если в качестве разделителя используется “;”, то запрос сопровождается выводом на экран вопросительного знака, при использовании в качестве разделителя “,” вопросительный знак на экран не выводится. Текстовое сообщение позволяет сделать запрос понятным пользователю. В списке переменных данные разделяются запятыми или пробелами (предпочтительнее разделять данные запятыми). С помощью оператора INPUT можно вводить как числовые, так и символьные переменные. Если символьная переменная не содержит пробелов и других разделителей, то при вводе данных заключать ее в кавычки не обязательно.

Не используйте оператор INPUT без текстового комментария.

Пример 9.4.3. Использование оператора Input

INPUT “Введите переменные А и B”; A,B

INPUT “Введите Ваш год рождения”, GR$

Здесь A и B - числовые переменные, GR$ - символьная переменная.

Оператор LINE INPUT служит для ввода одной символьной переменной. При вводе значение символьной переменной в кавычки не заключается, в ней допускается наличие пробелов и других разделителей. Конец строки определяется символом возврата каретки - нажатие клавиши ENTER. Формат оператора LINE INPUT аналогичен формату оператора INPUT.

Функция INPUT$ служит для ввода символов, не отображаемых на экране, например пароля. Формат функции: с1$ = INPUT$(n [,[#]nf])

Здесь n - число вводимых символов, # - номер канала при вводе данных из файла, nf - имя файла.

Пример 9.4.4. Использование оператора LINE INPUT и функции INPUT$

LINE INPUT "Введите фамилию, имя и отчество ",FIO$

Символьной переменной B$ присваивается код из пяти символов, при выдаче запроса вводимые символы отображаться на экране не будут. Когда в программе встречается оператор INPUT$(n), программа останавливается и ожидает ввода данных. Поэтому данный оператор в формате B$= Input$(1) может быть использован для остановки программы до нажатия любой клавиши.

Функция Input$(1) может быть использована для остановки программы до нажатия любой клавиши.