Процедуры ввода-вывода
Ввод-вывод связан с обменом информацией между оперативной памятью и внешними носителями информации (терминалом ввода-вывода, АЦПУ, ГМД (дискета), ЖМД (винчестер) и др. устройствами).
В языке Паскаль стандартным средством общения человека и ЭВМ являются предопределенные файлы Input u Output, которые по умолчанию являются параметрами программы. Программа получает входные данные из файла Input и помещает результат обработки в файл Output. Стандартно файлу Input назначена клавиатура, а файлу Output - экран терминала.
Различают следующие разновидности оператора ввода (процедуры чтения):
READ (A1,A2,A3,...,AN)
READLN (A1,A2,A3....AN)
где А - переменные, которым последовательно присваиваются вводимые значения.
Во время выполнения программы, как только встречается оператор READ (READLN), ЭВМ "останавливается" и ожидает ввода числовых, символьных значений. Когда значения введены и нажата клавиша ввода Enter процесс выполнения программы продолжается. Клавиша ввода нажимается после набора данных для каждой процедуры чтения. Значения вводятся через (как минимум) один пробел после набора всей программы и запуска её на выполнение.
Оператор READLN (A1,A2,...AN) сначала вводит значения переменных, а затем в отличие от оператора READ (Al, ...,AN) осуществляет переход на новую строку.
Использование оператора ввода без параметров READLN просто осуществляет переход на новую строку ввода. Оператор READLN (A1....AN) равносилен использованию 2-х операторов READ (Al .....AN) и READLN.
Например:
1) VAR А, В. : REAL
С. D: INTEGER;
READ (А.В);
READ (C,D);
READLN (A,B);
READLN (C,D);
READ (A.B);
READ (C.D);
В первом случае после набора в одной строке каждой пары данных нажимается клавиша ввода Enter. Во втором случае процедура чтения аналогична. Отличие заключается в том, что после считывания значений А и В первой процедурой чтения, данные для следующей процедуры чтения будут считываться с начала новой строки, т.е. набор данных для переменных A,B,C,D для первого и второго случаев соответственно будут выглядеть следующим образом:
1) 4.83 Е - фЗ 35.71 Е + ф1Еnteг 51 2134 Enter
2) 4.83 Е - ф3 35.71 Е + ф1Еп1ег
Допускается вводить целые, действительные и символьные данные. Ввод символьных данных имеет особенности, поскольку пробел, как и любой символ языка Паскаль относится к символьным данным. Символьные данные вводятся сплошной строкой. Например:
VAR A.B.C.D: CHAR;
READ (A.B.C.D);
Набираем на клавиатуре КИЕВ и нажимаем клавишу ввода Enter. Переменные получат следующие значения А-"К", В-"И", С-"Е", D-"B". Другая особенность ввода символьных данных заключается в том, что нажатие самой клавиши Enter воспринимается как символ пробела, поэтому для правильного ввода рекомендуется перед каждым оператором ввода символьных данных ставить оператор READLN, чтобы их ввод осуществлялся всегда с новой строки.
Различают следующие разновидности оператора вывода.
WRITE (A1,A2.....AN);
WRITELN (A1,A2,...,AN);
WRITELN;
В качестве параметров А1, А2,..., AN могут быть целые, вещественные, символьные (строковые) и логические переменные.
Допускается бесформатный вывод и вывод данных с форматами, определяющие ширину поля выбора.
При бесформатном выводе для выводимых значений переменных различных типов отводится стандартное (определённое для конкретного класса машин) количество позиций. Например для ПК ЭВМ ЕС, ПК IBM.
Общая длина поля для значения переменной вещественного Типа занимает 18 позиций, а сама дробная часть числа - 10 позиций.
Форматы для вывода в операторе вывода указываются через двоеточие после выводимой переменной. Для вещественных чисел формат может состоять из двух величин. Первая - обозначает общее поле выводимого значения, второе - поле дробной части. При этом общее поле включает в себя знак числа, десятичную точку и количество цифр в целой и дробной части.
Приведем несколько примеров вывода данных с форматами для выше приведенных значений переменных.
При выводе значения вещественной переменной В в первом случае используется формат с плавающей точкой (нормализованный формат) с использованием десятичного множителя - латинской буквы Е (которая отделяет мантиссу числа от порядка). Минимальная длина поля вывода 8 символов. Во втором случае значение В выводится в формате с фиксированной точкой.
Если поле формата выбрано больше, чем количество позиций, занимаемых числом, то перед целой частью будет отведено соответствующее количество пробелов, а после дробной части - соответствующее количество нулей.
Первая часть последнего замечания относится и к случаям вывода значений символьных, строковых и логических переменных
| Функция | Назначение | Тип аргумента | Тип функции |
| Abs (x) | Вычисление абсолютного значения Х | R, I | R, I |
| Sin (x) | Вычисление значения функции SIN арг. X | R, I | R, R |
| Cos (x) | Вычисление значения функции COS арг. X | R, I | R, R |
| Arctan(x) | Вычисление значения функции ARCTG арг. X | R, I | R, R |
| SQR(x) | Вычисляет значение квадрата аргум. | R, I | R, I |
| SQRT (x) | Вычисляет значение корня квадратного из X | R, I | R, R |
| EXP (x) | Вычисление значения экспонен циальной функции аргумента. | R, I | R, R |
| ЕХР10 (х) | Вычисление 10 в степени аргумента X | R, I | R, R |
| Ln (x) | Вычисление значения ф-ции натурального логарифма аргумента. | R, I | R, R |
| LOG (x) | Вычисление значения ф-ции десятичного логарифма аргумента | R, I | R, R |
| TRUNC (x) | Нахождение целой части X | R, I | I, I |
| INT (x) | Вычисление целой части аргумента | R, R | R, R |
| ROUND (x) | Округление Х в сторону ближайшего целого. | R, I | I, I |
| FRAC (x) | Вычисляет дробную часть аргумента | R | R |
| ODD (x) | TRUE, если Х-нечётное число; FALSE, если Х - четное число; | I | B |
| ORD(x) | 1. Нахождение номера величины перечислимого типа 2. Нахождение номера символа языка Паскаль (в десятичной системе счис.) | Перечисл. C | I I |
| CHR (x) | Определение символа языка Паскаль по его порядковому номеру. | I | C |
ОБЩЕЕ ЗАДАНИЕ
1. Изучить самостоятельно
а) построение простейшей структуры программы на Паскале;
б) типы данных, описание констант, переменных.стандартных функций;
в) правила записи арифметических выражений.
2. Познакомиться с общими сведениями и методическими указаниями данной лабораторной работы.
3. Составить алгоритм и программу решения предлагаемой задачи.
4. Отладить на ПЭВМ рабочую программу. Распечатать листинг программы, входные данные и результат счета.
Индивидуальные задания
Вычислить на ЭВМ:
, при с=0.7; m=0.3´10 -2 ; a=5; n=1.2
, при r=5; k=1.24´10 -7 ; t=0.1´10 -6 ;z=0.5´10 2- ;
, при a=0.1; b=1.4; a=0.02; z=3´10 -3 ; k=4.5 
; 
, при a=3.4; b=1.1; c=9- ;
, при δ=0.8; b=1.5; a=3; a=0.394 - ;
, при λ=0.1; b=0.6; c=2.4´10 -4 ; t=15 - ;
, при a=0.1; b=88;; c=0.2´10 -6 
; 
, при a=0.3; b=0.9; c=0.61
; 
, при a=38.9; b=-4.7; c=5; z=0.8
; 
, при a=15.123; b=9.563; z=0.717- ;
, при a=0.5; b=3.1; c=1.4 
; 
, при a=4.4; b=0.57; c=6; z=0.054
; , при a=0.5; b=2.7; c=0.4;
; , при a=4.5´10 -4 ; b=-2´10 -5 ; c=25
; 
, при a=9.6; b=8.2; c=2; k=0.7
; , при a=1.256; b=-13.5; c=4
; 
, при a=1.256; b=3.5; c=0.53; z=7
; 
, при a=2.8; b=16.4; c=-5.4- ;
, при a=2.953; b=0.254; c=0.5 
; , при a=4.125; b= -1.234; c=0.487
; 
, при a= -0.92; b= 0.58
; 
, при a=1.725; b=19; c= -2.153- ;
, при a=3.457; b= 3.1; c=2 
; , при a=2.389; b= 3.1; c=17
; , при a=-0.5; b= 1.7; t=0.44
; , при a=0.816; b= 3.4; c=16.7
; 
, при a=1.1; b= 0.2; c=4´10 -3
Контрольные вопросы
1. Какие из приведенных ниже имен переменных допустимы или запрещены в Турбо Паскале?
| KAFEDRA_SAPR | HELP+ME |
| KAFEDRA SAPR | help-me |
| KAFEDRASAPR | ABC...XYZ |
| ОКТ16 | FOR |
| 160KT | SIGMA |
| ABVGD | SIGMA? |
| abvgd | number1 |
| A BVGD | номер1 |
| A.B.V.G.D. | XXXXXXXXXXXX |
2. Можно ли изменять значения констант в программе?
3. Какие из приведенных ниже операторов присваивания являются правильными, если переменные
I,J,K:INTEGER;
X,Y:REAL;
А,В:BOOLEAN
A:=(X
I:=I+K/I;
X:+I+J-B;
4. Допустимо ли использование величин разных типов в арифметических выражениях?
5. Какие из приведенных ниже записей являются правильными с точки зрения языка Паскаль?
"А"<"В" ; "А"<"В" AND 4<5;
TRUE>FALSE; ("C"<"D") OR (4<5);
"8"<"3" ;
6. Можно ли переменной целого типа присвоить выражение вещественного типа и наоборот, переменной вещественного типа - выражение целого типа?
7. Какие функции предназначены для преобразования значений вещественного типа в значения целого типа?
8. Найти ошибки в программе RM1 (если они есть) и исправить их.
PROGRAM;
(Программа для контроля)
VARY Х: INTEGERS, Y REAL X + 3: = Y ;
Y:=Y + 5.7;
Z:= 4X + 9Y
В программировании, довольно часто приходиться выполнять однотипные действия, причем в задачах разного уровня и класса. И для ускорения процесса написания кода эти действия выносят в специальные подпрограммы – стандартные функции. Обращение к такой подпрограмме происходит по ее имени, а в скобках указывается значение аргумента. В следующей таблице указаны те стандартные функции, которые используются в языке программирования Pascal.
| Функция | Назначение |
| ABS(x) | Вычисление абсолютного значения x: |х| |
| SQR(x) | Вычисление квадрата x: x*x |
| SIN(x) | Вычисление синуса x: sin x |
| COS(x) | Вычисление косинуса x: cos x |
| ARCTAN(x) | Вычисление арктангенса x: arctg x |
| EXP(x) | Вычисление экспоненты (числа Е) в степени x |
| EXP10(x) | Вычисление 10 в степени x |
| LN(x) | Вычисление натурального логарифма x |
| LOG(x) | Вычисление десятичного логарифма x |
| SQRT(x) | Вычисление квадратного корня из x |
| A DIV B | Вычисление частного при делении А на В с отбрасыванием остатка |
| A MOD B | Нахождение остатка от делении А на В |
| TRUNC(x) | Нахождение целой части x |
| RANDOM(x) | Псевдослучайное число в интервале |
| ROUND(x) | Округление значения x в сторону ближайшего целого |
| ODD(x) | Проверяет аргумент на нечетность. Результат TRUE, если аргумент нечетный, FALSE – если четный. |
| ORD(x) | Возвращает порядковый номер аргумента и, как следствие, преобразует величину порядкового типа в величину целого типа. |
| CHR(x) | Определение символа языка Паскаль по его порядковому номеру |
| SUCC(x) | Нахождение элемента, идущего после данного в перечне допустимых элементов |
| PRED(x) | Нахождение элемента, идущего перед данным в перечне допустимых элементов |
| FRAC(X) | Возвращает дробную часть x |
| INT(X) | Возвращает целую часть x |
| Pi | Значение математической постоянной π |
| EOF(x) | Возвращает TRUE, если файл находится в стоянии “конец файла”, иначе FALSE, если нет конца файла |
Выражения
Выражение состоит из переменных, констант, полей в записях, указателей функций, круглых скобок и знаков операций. Для корректной записи выражений необходимо знать не только как обозначаются те или иные операции, функции и т. п., но также стоит предусмотреть приоритеты их выполнения, математические и логические правила, а также некоторые тонкости самого языка. Для более углубленного изучения выражений, стоит рассмотреть несколько примеров.
1) 12+3*3=21 (12+3)*3=45
Как видите выражения в Pascal , имеют такой же приоритет, как и в математике, а с помощью круглых скобок его можно изменить.
2) (a >1) and (a <=20)
Такое логическое выражение возвращает истину, лишь в том случае, когда истинны оба выражения, т. е. если a входит в диапазон от 1 до 20 включительно. Стоит обратить внимание на скобки, здесь они необходимы для изменения приоритета, так как у операторов сравнения он низший.
3) (a+3>0) and (a+3<15) or (b>1) and (b<10)
Условие вернет истину, тогда когда истинными будут два условия слева или справа от OR , а также если они оба будут истинными.
Логическая операция OR (или) суть дизъюнкция в логики и поэтому имеет следующую таблицу истинности:
| X | Y | X or Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Ложь имеет место только когда X и Y ложны (нули). В том случае, чтобы истина возвращалась только тогда, когда одно из условий верно следует применить оператор XOR (исключающее или).
Для выполнения часто встречающихся операций и преобразований данных, относящихся к разным типам, существуют заранее определенные функции, которые называются СТАНДАРТНЫМИ. Для обращения к функции необходимо задать ее имя и в скобках список аргументов (параметров).
Прежде чем перейдем к стандартным функциям, сначала ознакомимся с правилами их использования:
- 1. Имя функции записывается прописными буквами латинского алфавита.
- 2. Аргумент функции записывается в круглых скобках после имени функции.
- 3. Аргументом функции может быть константа, переменная, или арифметическое выражение того же типа
Теперь рассмотрим некоторые стандартные функции:
Функция Действие Тип Х Тип возвращаемого значения
SQRT(X) вычисляет квадратный корень из аргумента Х действительный действительный
SQR(X) вычисляет квадрат аргумента Х целый действи-тельный целый действи-тельный
RANDOM(X) возвращает случайное число, перед вызовом функции желательно использовать в программе оператор RANDOMIZE включающей случайную инициализацию генератора случайных чисел целый, положительный соответствует типу переменной принимающей значение
SIN(X) вычисляет синус аргумента Х действительный действительный
COS(X) вычисляет косинус аргумента Х действительный действительный
ABS(X) вычисляет абсолютное значение (модуль) аргумента Х целый действи-тельный целый действи-тельный
ODD(X) проверяет Х на четность длинное целое логический
ORD(X) определяет порядковый номер символа Х любой тип кроме действительного длинное целое
CHR(X) определяет символ стоящий по порядковому номеру Х byte символьный
PRED(X) определяет предыдущее значение по отношению к Х любой тип кроме действительного тот же тип
SUCC(X) определяет последующее значение по отношению к Х любой тип кроме действительного тот же тип
ARCTAN(X) вычисляет арктангенс аргумента Х действительный действительный
EXP(X) вычисляет экспоненту от аргумента Х действительный действительный
LN(X) вычисляет натуральный логарифм от Х действительный действительный
TRUNC(X) находит целую часть от Х действительный длинное целое
ROUND(X) округляет Х в сторону ближайшего целого действительный длинное целое
INT(X) возвращает целую часть аргумента Х действительный действительный
FRAC(X) возвращает дробную часть аргумента Х действительный действительный
DEC(X,N) уменьшает значение переменной Х на заданное число N любой тип кроме действительного тот же тип
INC(X,N) увеличивает значение переменной Х на заданное число N любой тип кроме действительного тот же тип
PI возвращает значение числа - действительный
- 1. ORD(‘R’)=82; ORD(5)=5;
- 2. CHR(68)=’D’; можно вызывать эту функцию через #, если аргумент функции константа (#68="D");
- 3. PRED(‘N’)=’M’; PRED(87)=86;
- 4. SUCC(‘S’)=’T’; SUCC(87)=88;
- 5. PI=3.141592653897932385;
- 6. ROUND(3.1415)=3;
- 7. LN(1)=0.000;
- 8. SQRT(36)=6.000;
- 9. SIN(90*pi/180)=1.000.
Замечание:
В тригонометрических функциях аргумент должен быть задан только в радианной мере угла.
Окончание табл. 2
| TRUNC(X) ROUND(X) | Выделение целой части числа Округление Х до ближайшего целого | вещественный | целый |
| PRED(X) SUCC(X) | Нахождение предшествующего значения (в его типе) Нахождение последующего элемента (значения, следующего за Х в его порядковом типе) | целый, логический или символьный | |
| ORD(X) | Определение порядкового номера символа Х в наборе символов или его перечислимом типе | символьный | целый |
| CHR(X) | Определение значения символа по его порядковому номеру | целый | символьный |
| ODD(X) | Логическая функция проверки нечетности | целый | логический |
| Frac(X) Int(X) | Дробная часть числа Целая часть числа | вещественный | вещественный |
Целые типы в Pascal ABC
В Pascal ABC имеется три стандартных типа целых чисел: Byte, Integer и Word. Диапазон их возможных значений зависит от внутреннего представления числа, которое может занимать один, два или четыре байта. В таблице 3 приведены характеристики этих целых типов.
Таблица 3
Классификация целых типов
Компилятор языка Pascal ABC определяет максимальное значение MAXINT для данных типа INTEGER. При этом справедливо будет соотношение:
MAXINT <= K <= MAXINT
Описание переменных целых типов производится в разделе описаний VAR:
Var <имя переменной> : <целый тип>;
где <целый тип > может быть определен как Byte, Integer или Word.
Например:
VAR K: INTEGER;
I, J: BYTE;
Для целых типов определены следующие операции: сложение, вычитание (имеют более низкий приоритет), умножение и деление - DIV, MOD. К целым типам применимы функции из таблицы 4. Функции TRUNC(X) и ROUND(X) с вещественным аргументом также дают целый результат (см. табл. 2). Стандартные математические функции в случае задания целого аргумента всегда возвращают вещественные значения (см. табл. 2).
При использовании процедур и функций с целочисленными параметрами следует руководствоваться правилом «вложенности» типов, т.е. везде, где в качестве аргумента используется тип WORD, можно применять тип BYTE. Для арифметических операций, если операнды относятся к разным целым типам, тип результата имеет максимальную мощность диапазона, т.е. для типов операндов Byte и Word в выражении тип результата будет Word.
Таблица 4
Встроенные процедуры и функции для целых типов
Вещественные типы
В отличие от целых типов значения вещественных типов определяют число с десятичной точкой лишь с некоторой точностью, зависящей от внутреннего представления числа. Вещественное число в памяти ПК хранится в формате, состоящем из знака, мантиссы и порядка числа. Десятичная точка подразумевается стоящей перед левым (старшим) разрядом мантиссы (такая мантисса называется нормализованной). При выполнении операций десятичная точка сдвигается путем выполнения умножения мантиссы наE (символ экспоненты) с порядком.
Например, запись числа в виде: <знак> <мантисса> Е <порядок> соответствует представлению числа <знак> <мантисса>*10 < порядок > .
В Pascal ABC используются только два вещественных типа – REAL и COMPLEX , характеристики которых приведены в таблице 5.
Таблица 5
Вещественные типы
Объявление переменных вещественных типов производится в разделе описаний переменных VAR аналогично переменным целых типов в виде:
Var <переменная> : <вещественный тип>;
где <вещественный тип > может быть задан только Real или Complex .
Для работы с вещественными типами определены стандартные функции: sin, cos, arctаn, ln, exp, sqr, abs, sqrt (табл. 2), а также функции вещественного типа (табл. 6).
Таблица 6
Встроенные функции вещественного типа
При этом операции +, -, *, / в арифметическом выражении дают вещественный результат, если хотя бы один из операндов вещественный.
Стандартными функциями языка программирования Pascal приведены в табл. 1
Таблица 1:
| Имя функции | Выполняемая операция | |
| ABS(X) | Вычисляет модуль аргумента х, тип х – вещественный или целый, тип результата совпадает с типом аргумента | |
| SQR(X) | Вычисляет квадрат аргумента (х 2), тип х – вещественный или целый, результат совпадает с типом аргумента | |
| SQRT(X) | Вычисляет корень квадратный из аргумента х (х>0); тип х – вещественный или целый, тип результата вещественный | |
| SIN(X) | Вычисляет синус аргумента х (х – в радианах); тип х – вещественный или целый, тип результата вещественный | |
| COS(X) | Вычисляет косинус аргумента х (х – в радианах); тип х – вещественный или целый, тип результата вещественный | |
| ARCTG(X) | Вычисляет арктангенс аргумента х (х – в радианах); тип х – вещественный или целый, тип результата вещественный | |
| EXP(X) | Возведение числа е=2,71828 в степень х (е х), тип х – вещественный или целый, тип результата вещественный |
Эти функции содержатся в памяти среды программирования Pascal и являются подпрограммами вычисления наиболее используемых функций итерационными методами.
Примеры составления линейной программы
Пример 1 Найти среднее арифметическое трёх чисел - двух целых (X и Y) и одного вещественного (Z) и квадрат среднего арифметического.
Программа :
Program Midding;
X, Y: Integer;
Z, Midd, SqrMidd: Real;
WriteLn("Введите два целых числа X и Y:");
ReadLn(X,Y);
WriteLn("Введите вещественное число Z:");
ReadLn(Z);
Midd:=(X+Y+Z)/3;
SqrMidd:=SQR(Midd)
Writeln("Среднее арифметическое = ",Midd);
Write("Квадрат среднего арифметического = ",SqrMidd);
Описание программы
В заголовке указано имя программы - Midding (среднее), затем словом var открывается раздел описания переменных: X и Y – целые, Z – вещественная. Слово begin открывает основной блок программы, в котором:
▪ оператор WriteLn выводит на экран текст "Введите два целых числа X и Y:";
▪ оператор ReadLn(X,Y)считывает значения чисел, введённых с клавиатуры и присваивает их соответственно целым переменным X и Y;
оператор ReadLn(Z)считывает значение числа, введённого с клавиатуры и присваивает его вещественной переменной Z;
▪ затем оператор присваивания вычисляет среднее значение X,Y,Z и присваивает его переменной Midd, затем аналогично вычисляется квадрат этой величины и присваивается переменной SqrMidd;
▪ оператор Writeln выводит текст "Среднее арифметическое = ",
рассчитанное значение Midd и переводит курсор на новую строку;
▪ оператор Write выводит текст "Квадрат среднего арифметического = " и рассчитанное значение SqrMidd;
▪ оператор end. закрывает основной блок и завершает выполнение программы.
Пример 2 Вычислить площадь круга S и длину окружности L по заданному радиусу R.
Программа
Program KRUG;
const P=3.14159
R,S,L:Real;
Read(R);{ввод значения радиуса}
L:=2*P*R;
S:=P*SQR(R);
Writeln(Длина окружности = ",L,"см");
Write("Площадь круга = ",S,"кв.см");
Контрольные вопросы
1 Из каких разделов состоит любая программа на языке Pascal?
2 Формат и назначение оператора присваивания.
3 Формат и назначение операторов ввода данных.
4 Формат и назначение операторов вывода данных.
Задание
| Найти площадь поверхности куба по формуле T=6a 2 | |
| Определить расстояние, пройденное физическим телом за время t, если тело движется с постоянной скоростью v. | |
Вычислить:  |
|
| В году примерно 3.156х10 7 сек. Написать программу, которая запрашивает возраст в годах и переводит его в секунды. | |
| Вычислить: | |
| Найти объем цилиндра по формуле: V=pR 2 H | |
| Найти расстояние от точки с координатами (x,y) до начала координат. | |
| Масса m одной молекулы воды примерно равна 3.0х10 -23 гр. Кварта воды равна примерно 950 гр. Написать программу, которая запрашивает количество воды в квартах и выводит число молекул в этом количестве воды. | |
| Найти объем куба по формуле V=a 3 . (с использованием и без использования стандартных функций). | |
| Вычислить: | |
| Написать программу, которая запрашивает количество дней и переводит в недели и дни. Например, 18 дней = 2 недели и 4 дня. | |
| Найти диагональ и площадь квадрата | |
Вычислить:  |
|
| Найти площадь боковой поверхности шара: T=4pR 2 | |
| Вычислить: | |
Вычислить:  |