Программирование на языке Pascal

Программирование на языке Pascal

2-е издание, исправленное

Андреева Т.А.

Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016

2

УДК 004.438
ББК 15
А65
Программирование на языке Pascal / Андреева Т.А. - M.: Национальный Открытый Университет
“ИНТУИТ”, 2016 (Основы информационных технологий)
ISBN 5-9556-0025-6

Учебный курс, направленный на практическое изучение языка Pascal и основ алгоритмики.
Изложение материала ориентировано на активное практическое изучение языка Pascal и приемов
создания эффективных алгоритмов. В качестве примеров излагаются широко используемые
алгоритмы сортировок, обработки графов, т.п. Для начинающих программировать на Pascal’e
полезными будут указания на наиболее часто встречающиеся ошибки и “подводные камни”, а также
советы по их устранению. Большое количество практических заданий позволят на практике
проверить полученные знания, закрепить полезные умения и навыки. Курс был построен в
соответствии с европейскими стандартами инженерной педагогики для вузов, был опробован в
течение четырех лет на ММФ НГУ.

(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2006-2016
(c) Андреева Т.А., 2006-2016

3

Начальные сведения о программах на языке Pascal

Начальные сведения об алгоритмах, компиляции, отладке и тестировании. Начальные
сведения о программах на языке Pascal. Идентификаторы. Переменные и типы данных.
Константы. Метки. Простейшие операторы. Ввод с консоли и вывод на консоль.

Алгоритм и программа

Наш курс посвящен изучению не только языка Pascal, но и некоторых алгоритмов,
решающих наиболее известные задачи программирования, поэтому начнем мы со
знакомства с некоторыми основополагающими понятиями.

Алгоритм - это последовательность действий, которые необходимо выполнить, чтобы
решить поставленную задачу.

Программа же представляет собой набор команд на языке, понятном исполнителю,
реализующий некоторый алгоритм. В нашем случае исполнителем является
компьютер, а языком программирования будет язык высокого уровня Pascal. К
сожалению, любой язык высокого уровня удобен только человеку, пишущему или
отлаживающему программу, но совершенно непонятен компьютеру. Программа на
таком языке называется исходным текстом и хранится во внешнем файле с
расширением .pas.

Для перевода программы на язык низкого уровня, понятный исполнителю-компьютеру,
существуют специальные программы-переводчики - компиляторы. Результатом
работы компилятора (иными словами, результатом процесса компиляции) является
исполняемый код, который записывается в файл с расширением .exe.

Свойства алгоритма

Любой алгоритм должен обладать следующими свойствами:

массовостью ( алгоритм должен уметь решать не одну конкретную задачу, а
целый класс однотипных задач);
результативностью ( алгоритм должен выдавать результат своей работы);
определенностью (на каждом шаге выполнения алгоритма исполнитель должен
точно знать, какой шаг будет следующим).

Эти же свойства присущи и программам, реализующим алгоритмы. Если же хотя бы
одно из них оказывается невыполненным, программа полностью теряет смысл.

Компиляция, отладка и тестирование

Никто не станет спорить с тем, что неграмотно написанный текст очень сложно, а
порой и вовсе невозможно правильно перевести на другой язык. Это верно для

4

естественных языков, это верно и для языков программирования. Но если переводчик-
человек иногда может как-то догадаться, что же именно хотел сказать автор
неграмотного текста, то программе-переводчику такое не по силам. Любой
компилятор требует, чтобы программа, подаваемая ему для перевода, была абсолютно
правильно составлена.

В языке программирования, как и в любом другом языке, существуют синтаксис -
правила записи его конструкций - и семантика - смысл его конструкций. Компилятор
проверяет только синтаксис. Поиском же семантических ошибок занимается
программист в процессе тестирования и отладки своей программы

Отладка - это поиск и исправление ошибок в программе. Тестирование - это
составление специальных наборов входных и выходных данных (тестов), а затем
исполнение программы и проверка полученных результатов в поисках возможных
семантических или логических ошибок.

Чтобы уменьшить затраты времени и сил на отладку, нужно писать синтаксически и
логически правильные программы. Технологиям написания надежных программ, их
тестирования и отладки будет посвящена последняя лекция нашего курса.

Средства разработки программ

Существует довольно большое количество средств написания программ на языке
Pascal, позволяющих составлять, компилировать, исполнять и отлаживать программы
на этом удобном языке структурного программирования1). Самыми известными
сегодня являются Turbo Pascal (он же Borland Pascal), Object Pascal (не путать с
Delphi) и Free Pascal. Их различные, в том числе и бесплатные, версии можно найти в
Сети. Для определенности мы будем опираться на самую распространенную (хотя и не
во всем соответствующую стандартам ISO) реализацию - Turbo Pascal.

Итак, в составе среды разработчика Turbo Pascal имеются:

текстовый редактор, в котором можно набирать тексты программ ;
компилятор, превращающий исходные тексты в исполняемый код ;
отладчик, помогающий обнаруживать и исправлять ошибки в программе

Из многочисленных возможностей, предоставляемых средой Turbo Pascal, мы
упомянем лишь самые важные - те, без которых написание программ становится
совсем уж затруднительным.

Нажатие клавиш F1, Alt+F1, Ctrl+F1 открывает экранную подсказку.
Нажатие клавиши F2 позволяет сохранить исходный текст программы.
Нажатие клавиши F3 открывает диалог выбора нужного файла (по умолчанию,
отображаются только файлы с расширением .pas).
Нажатие клавиши Alt+F5 показывает консоль (см. п. “Ввод и вывод: консоль”
ниже) с результатами работы программы.

5

Нажатие клавиши Ctrl+F9 начинает процесс выполнения программы. Если она
еще не была откомпилирована, предварительно будет вызван компилятор
Клавиши F7 и F8 обеспечивают трассировку - пошаговое выполнение программы,
позволяющее проследить за процессом ее выполнения.
Дополнительное окно Debug/Watch показывает текущее состояние выбранных
переменных.

Более подробно о возможностях среды Turbo Pascal можно узнать в любом
руководстве по ее использованию (в том числе и во встроенном Help).

Структура Pascal-программы

Для того чтобы Pasсal-компилятор правильно понял, какие именно действия от него
ожидаются, ваша программа должна быть оформлена в полном соответствии с
синтаксисом (правилами построения программ ) этого языка.

Приступим же к изучению этих правил.

Любая Pascal-программа может состоять из следующих блоков (напомним, что
квадратными скобками здесь и далее помечены необязательные части):

program <имя_программы>;
 
[ uses <имена_подключаемых_модулей>;]  
(см. лекцию 13)

 
[ label <список_меток>;] 

 
                (см. п. "Метки и безусловный переход" ниже)

 
[ const <имя_константы> = <значение_константы>;]

              (см. п. "Константы" ниже)
 
[ type <имя_типа> = <определение_типа>;] 
(см. лекцию 2)

 
[ var <имя_переменной> : <тип_переменной>;] 
 

                 (см. п. "Переменные и типы данных" ниже)
 
[ procedure <имя_процедуры> <описание_процедуры>;]

 
              (см. лекцию 8) 

 
[ function <имя_функции> <описание_функции>;]

 
begin   {начало основного тела программы} 

 
<операторы>

 
end.  (* конец основного тела программы *)

Сразу же необходимо сделать важную оговорку: поздние версии компиляторов языка
Pascal уже не требуют указывать название программы, то есть строку

program <имя_программы>;

проще говоря, можно опустить. Но это возможно только в том случае, если вся
программа содержится в одном модуле-файле. Если же программа состоит из
нескольких самостоятельных кусков - модулей (см. лекцию 13), то каждый из них
должен иметь заголовок (program или unit).

6

Любой из перечисленных необязательных разделов может встречаться в тексте
программы более одного раза, их общая последовательность также может меняться, но
при этом всегда должно выполняться главное правило языка Pascal: прежде чем объект
будет использован, он должен быть объявлен и описан.

Внешний вид исходного текста программы

Компиляторы языка Pascal не различают строчные и прописные буквы, а пробельные
символы игнорируют, поэтому текст программы можно структурировать так, чтобы
читать и отлаживать его было наиболее удобно.

Например, операторы каждого логически единого блока программы стоит записывать
с небольшим отступом от левого края экрана, и чем глубже вложенность блока, тем
шире должны быть отступы перед входящими в него операторами. Этому правилу
подчиняются все примеры, приводимые в курсе наших лекций2). Кроме того,
встроенный редактор среды Turbo Pascal автоматически выравнивает левые края строк.
И еще один полезный совет: для облегчения отладки программы не следует записывать
на одну строку несколько операторов.

Комментарии

Помимо отступов, большие логически замкнутые блоки программы удобно разделять
строками-комментариями, содержащими информацию о смысле последующего блока.
Комментарий - это строка (или несколько строк) из произвольных символов,
заключенная в фигурные скобки:

{ комментарий }

Другой вариант оформления комментария:

(* комментарий *)

Внутри самого комментария символы } или *) встречаться не должны.

Во время компилирования программы комментарии игнорируются. Следовательно, их
можно добавлять в любом месте программы. Можно даже разорвать оператор
вставкой комментария. Кроме того, все, что находится после ключевого слова end.,
завершающего текст программы, компилятор тоже воспринимает как комментарий.

Директивы компилятора

Строка, начинающаяся символами {$, является не комментарием, а директивой
компилятора - специальной командой, от которой зависит процесс компиляции и
выполнения программы. Директивы мы будем рассматривать в тех разделах, к
которым они относятся “по смыслу”.

7

Например, строка {$I-,Q+} отключает контроль правильности ввода-вывода, но
включает контроль переполнения при вычислениях.

Идентификаторы

Имена, даваемые программным объектам ( константам, типам, переменным,
функциям и процедурам, да и всей программе целиком) называются
идентификаторами. Они могут состоять только из цифр, латинских букв и знака “_”
(подчеркивание). Однако цифра не может начинать имя. Идентификаторы могут иметь
любую длину, но если у двух имен первые 63 символа совпадают, то такие имена
считаются идентичными.

Вы можете давать программным объектам любые имена, но необходимо, чтобы они
отличались от зарезервированных слов, используемых языком Pascal, потому что
компилятор все равно не примет переменные с “чужими” именами.

Приведем список наиболее часто встречающихся зарезервированных слов:

and  
goto  
 
set

array 
 
implementation 
 
shl

begin 
 
in 
 
 
shr

case  
interface  
string

const 
 
label  
 
then

div  
mod  
 
text  

do  
nil  
 
to

downto  
not  
 
type

else  
of 
 
 
unit

end  
or 
 
 
until 

file  
pointer 
 
 
uses

far  
procedure  
var

for  
program  
 
while

forward  
record 
 
 
with

function repeat 
 
 
xor

Переменные и типы данных

Переменная - это программный объект, значение которого может изменяться в
процессе работы программы.

Тип данных - это характеристика диапазона значений, которые могут принимать
переменные, относящиеся к этому типу данных.

Все используемые в программе переменные должны быть описаны в специальном
разделе var по следующему шаблону:

var <имя_переменной_1> [, <имя_переменной_2, _>] : <имя_типа_1>;
 
<имя_переменной_3> [, <имя_переменной_4, _>] : <имя_типа_2>;

8

Язык Pascal обладает большим набором разнообразных типов данных, однако сейчас
мы укажем лишь некоторые из них. Обо всех же типах данных мы поговорим в
следующей лекции, там же приведем и различные примеры описания переменных

Константы

Константа - это объект, значение которого известно еще до начала работы
программы.

Константы необходимы для оформления наглядных программ, незаменимы при
использовании в тексте программы многократно повторяемых значений, удобны в
случае необходимости изменения этих значений сразу во всей программе.

В языке Pascal существует три вида констант:

неименованные константы (цифры и числа, символы и строки, множества);
именованные нетипизированные константы ;
именованные типизированные константы.

Неименованные константы

Неименованные константы не имеют имен, и потому их не нужно описывать.

Тип неименованной константы определяется автоматически, по умолчанию:

любая последовательность цифр (возможно, предваряемая знаком “-” или “+” или
разбиваемая одной точкой) воспринимается компилятором как неименованная
константа - число (целое или вещественное);
любая последовательность символов, заключенная в апострофы, воспринимается
как неименованная константа - строка (см. лекцию 5);
любая последовательность целых чисел3) либо символов через запятую,
обрамленная квадратными скобками, воспринимается как неименованная
константа - множество (см. лекцию 5).

Кроме того, существуют две специальные константы true и false, относящиеся к
логическому типу данных.

Примерами использования неименованных констант могут послужить следующие
операторы:

int1 := -10;
real2 := 12.075 + х;
char3 := 'z';
string4 := 'abc' + string44;
set5 := [1,3,5] * set55;
boolean6 := true;

9

Нетипизированные константы

Именованные константы, как следует из их названия, должны иметь имя. Стало быть,
эти имена необходимо сообщить компилятору, то есть описать в специальном разделе
const.

Если не указывать тип константы, то по ее внешнему виду компилятор сам определит,
к какому (базовому) типу ее отнести. Любую уже описанную константу можно
использовать при объявлении других констант, переменных и типов данных. Вот
несколько примеров описания нетипизированных именованных констант:

const n = -10;
 
 
m = 1000000000;

 
 
mmm = n*100;

 
 
x = 2.5;

 
 
c = 'z';

 
 
s = 'string';

 
 
b = true;

Типизированные константы

Типизированные именованные константы представляют собой переменные (!) с
начальным значением, которое к моменту старта программы уже известно.
Следовательно, во-первых, типизированные константы нельзя использовать для
определения других констант, типов данных и переменных, а во-вторых, их значения
можно изменять в процессе работы программы.

Описание типизированных констант производится по следующему шаблону:

const <имя_константы> : <тип_константы> = <начальное_значение>;

Из приведенных ниже примеров видно, как это сделать:

const n: integer = -10;
 
 
x: real = 2.5;

 
 
c: char = 'z';

 
 
b: boolean = true;

Примеры типизированных констант других типов мы будем приводить по мере
изучения соответствующих типов данных.

Простейшие операторы

Перейдем теперь к изучению операторов - специальных конструкций языка Pascal.

Если говорить строго, то оператором называется (минимальная) структурно

10