Процедури та функції в Turbo Pascal

Житомирський військовий інститут національного авіаційного університету

Реферат

на тему:

Процедури та функції в TurboPascal

Житомир 2010

1. Загальні відомості про процедури та функції

Автономна частка програми (яка реалізує визначений алгоритм і припускає звертання до неї із різних часток загальної програми) називається підпрограмою.

Розміщення підпрограм у програмі схоже з ієрархічним принципом побудови файлової системи (рис.1).

Рис. 1.

Позитивні сторони використання підпрограм:

1) реалізується метод структурного програмування (блочна, модульна побудова);

2) економія пам’яті (яка виділяється для зберігання змінних підпрограми тільки під час роботи підпрограми);

3) імена змінних в основній програмі і підпрограмах незалежні (потр. змінна А програми і підпрограми можуть мати різні фізичні значення);

4) самостійний характер підпрограм дозволяє їх створення різними користувачами, що прискорює процес програмування.

В мові Паскаль виділяють два види підпрограм:

- процедура (PROCEDURE);

- функція (FUNCTION).

Принципи побудови Паскаль-програми, процедури і функції ідентичні і відрізняються тільки заголовками.

Форма заголовків:

Program <ім’я> (список параметрів)

Procedure <ім’я> (список параметрів)

Function <ім’я> (список параметрів)

Блоки можуть бути незалежними або вкладеними один в одного. Відповідно вони носять назву зовнішнього або внутрішнього (рис.1).

Рис. 2. Принцип блочної побудови програми

Змінні і константи можна описувати у зовнішніх або внутрішніх блоках. Тому виникає два поняття змінних і констант: локальні і глобальні.

Локальні – існують у рамках того блока, де вони описані. Тобто за межами даного блока їх використовувати не можливо.

Глобальні – описані у зовнішньому блоці але використовують у внутрішньому блоці.

Правила локалізації змінних:

1) змінна (константа) існує в рамках того блока де вона описана;

2) кожна змінна в межах блока повинна бути описана тільки один раз;

3) якщо у внутрішньому блоці використовується змінна, яка описана у зовнішніх блоках, то діє тільки опис самого внутрішнього блоку (найближчого);

4) якщо змінна описана як у внутрішньому так і у зовнішньому блоках, то при переході до внутрішнього блока опис зовнішнього блока не використовується, тобто діє опис внутрішнього блоку. При переході до зовнішнього блока знову починається дія опису зовнішнього блока.

2. Процедури з параметрами та без параметрів

Процедури з параметрами (методика розробки)

· процедура складається із заголовка і блока. Блок будується стандартно і не відрізняється від блока програми за винятком того, що наприкінці процедури ставиться крапка з комою.

· Ім’я вибирають довільно. Параметри, які містяться у списку параметрів, носять назву формальних – тобто вони не приймають ніяких значень, а тільки позначають місця, на які далі будуть поставлені так звані фактичні параметри. Параметри позначають початкові дані (аргументи) і результати виконання процедури.

· Список параметрів складається із окремих секцій, які відокремлюють крапкою з комою ( ; ). В секції вказується перелік (список) параметрів і через двокрапку їх тип.

Наприклад:

Procedure R( x, y : real; k : integer; var s : real);

Тут параметри x і y вказують першу секцію, k – другу, s – третю. В даному прикладі x, y, k – параметри-значення; s – оператор-змінна, перед яким повинно стояти службове слово var. Параметри-значення – аргументи функції, а параметри-змінні – результати виконання процедури.

Приклад 2.1.1 розробки процедури:

Procedure Sum (a, b : real; var y, z : real);

const n=10;

var i : integer;

begin

for i := 1 to n do

begin

y := a + b * i;

z := 4 * y – i;

end;

end

Тут a і b – вхідні параметри, їх значення передаються із основної програми в цю процедуру. Результати процедури (вихідні параметри)є обчислені значення y і z, які передаються із процедури в основну програму і там можуть бути використані.

Методика використання процедури у зовнішньому блоці

Для використання процедур існує так званий оператор процедури:

<ім’я процедури> (список фактичних параметрів)

Ім’я повинноспівпадати з іменем записаної процедури. Параметри у дужках носять назву фактичних. Вони відповідають реальним змінним, над якими виконують операції. Фактичні і формальні параметри повинні відповідати одне одному за містом їх розміщення і типом. Список фактичних параметрів не містить типів даних, бо вони вже вказані у списку формальних параметрів.

Program PR;

procedure P(x, y : real; var z : real );

end;

begin

P(a, b, c);{виклик процедури}

end

Приклад 2.2.1

в програмі визначити довжину кола C і площі круга S, обмеженого цим колом; відстань L центра кола від початку координат О. Координати центра кола – x, y, радіус кола – R.

Program KOLO (input, output);

var R: real; {радіус}

x, y: real;{координати центра}

C: real;{довжина кола}

S: real;{площа круга}

L: real;{відстань від центру}

Procedure KRUG (R, x, y : real; var C, S, L : real);

const pi = 3.14;

begin

C:= 2 * pi * R;

S:= pi* sqr ( R );

L:= sqrt ( sqr(x) + sqr(y));

end;

begin

writeln (‘ ввести R, x , y :‘);

read (x, y , R);

KRUG (R, x ,y, C, S, L);

writeln (‘довжина кола = ’, C : 6 : 2);

writeln (‘площа кола = ’, S : 6 : 2);

writeln (‘відстань = ’, L : 6 : 2);

end.

Суть (трактовка) параметрів-значень і параметрів змінних

Розглянемо особливості передачі параметрів із зовнішнього блоку до внутрішнього.

1-й спосіб – підстановка на місце формальних параметрів обчислених значень фактичних параметрів. Наприклад (див. приклад 2.1.1):

Sum (3.5, 7.6, y, z);

2-й спосіб – підстановка замість формальних параметрів імен фактичних параметрів:

Sum (x1, x2, y, z);

При цьому результати процедури завжди отримують імена (і не обов’язково співпадають з іменами формальних параметрів). Наприклад:

Sum (x1, x2, С, D);

Розглянемо можливі варіанти опису фактичних параметрів у зовнішньому блоці і відповідне звертання до процедури.

Таблиця 2.1

Коментарій табл.2.1:

1) фактичні параметри A і B у зовнішньому блоці описані як const і замінюють формальні параметри – значення x, y процедури Р;

2) фактичні параметри А і В обчислюються або вводяться у зовнішньому блоці перед вставленням їх у процедуру;

3) фактичні параметри А і В не об’явлені. Тому замість їх імен вставленні конкретні значення 3 і 4;

4) всі параметри задані як змінні, тому при формуванні модифікованого тіла процедури на місце формальних параметрів підставлені імена фактичних параметрів.

Процедури без параметрів

В таких процедурах замість формальних параметрів використовують глобальні змінні. Використання процедур без параметрів потребує уваги і коректності при складанні програм, точного дотримання правил локалізації змінних.

Приклад 2.2.1а:

Program KOLO1 ( input, output );

var R, x, y, С, S, L : real;

procedure KRUG;

const pi = 3.14;

begin

C := 2 * pi * R;

S := pi* sqr ( R );

L := sqrt ( sqr(x) + sqr(y));

end;

begin

writeln ( ‘ ввести R, x , y :‘);

read ( x, y , R);

KRUG ;

writeln (‘довжина кола = ’, C : 6 : 2);

writeln (‘площа кола = ’, S : 6 : 2);

writeln (‘відстань від центра = ’, L : 6 : 2);

end.

Змінні, яки використані у процедурі описані як глобальні (R, x, y, C, S, L).

3. Особливості використання функцій

Особливості функцій:

1) має тільки один результат виконання (процедури дозволяють отримати ряд результатів для різних параметрів);

2) результат позначається іменем функції і передається в основну програму, тому імені функції присвоюють необхідний тип даних;

3) форма побудови функції відрізняється від процедури тільки заголовком;

4) можна викликати в середині виразу:

F := FAСT (M) – FAСT (K);

Приклади заголовків функції:

1) FUNCTION f (a, b :real) : real;

a і b – дійсні параметри значення; f – ім’я функції, яка отримає результат виконання функції типу real.

2) FUNCTION f1 (x : real; var y, z : integer) : real;

x - дійсний параметр-значення;

y, z – цілі параметри-змінні;

Суть параметрів-значень і параметрів-змінних аналогічна процедурам

3) FUNCTION f2 : real;

без параметрів.

Приклад 3.1: знайти різницю факторіалів F = m! – k!, де m! = 1*2*3*...*m; k! = 1*2*3*...* k.

FUNCTION FACT ( n: integer) : real;

var i : integer;

p : real;

begin

p :=1;

for i := 1 to n do

p := p * i;

FACT := p;

end;

Викликається функція як і процедура з використанням фактичних параметрів (наприклад, m i k):

F := FAСT (M) – FAСT (K);

Таким чином, якщо процедури і функції розробляються для багаторазового використання, краще їх виконувати з використанням параметрів, щоб досягнути максимальної незалежності від тієї програми, де вона використовується.

4. Методи звертань до процедур і функцій

Існує 3 варіанта звертання до процедур і функцій:

1) із зовнішнього блоку (цей спосіб розглянули у попередніх питаннях лекції);

2) із сусідньої функції;

3) із самої функції – рекурсія.

Рис. 3.

На рис. 3 умовно подано:

1. звертання до процедури F1 із тіла програми Pr;

2. звертання до процедури F2 із тіла процедури F1;

3. звертання до процедури F2 всередині самої себе – рекурсія.

Приклад 4.1. Визначити факторіал у рекурсивній формі:

n!= 1, при n= 0;

n! = n(n-1)!, при n>0.

Тут n! визначається через (n!-1), тобто через ту ж саму функцію.

Program FACT (input, output);

var n : integer;

FUNCTION F ( v : integer): integer;

begin

if v = 0 then F := 1

else F := v * F(v-1);

end;

begin

writeln (‘ ввести аргумент n ‘);

read ( n );

if n<0 then writeln (‘факторіал не визначений’);

else writeln (‘факторіал’, n ,’= ’, F(n));

end.

В прикладі 5.1 рекурсивна функція F обчислює факторіал для n>0 за формулою n!=n(n-1)!. Однак, дану функцію можна представити і не рекурсивною:

FUNCTION F( v : integer): integer;

begin

F := 1:

for i := 1 to v do

F := F * i;

end;

Формально у мові Паскаль не дозволяється використовувати конструкції, які ще не описані.

Для виключення таких ситуацій використовують, так званий, випереджальний опис процедур і функцій. При цьому до опису процедури F1 вказується на подальші використання процедури F2. Тоді звертання з F1 до F2 допустимо.

Program Pr…;

Procedure F2 (параметри);

FORWARD;

Procedure F1 (параметри);

F2 (параметри);{звертання до F2 всередені F1}

end;

Procedure F2;{список параметрів відсутній}

end;

begin

end.

Pr містить дві незалежні процедури F1, F2. В F1 є звертання до F2, тому використаний впереджальний опис процедури F2, який складається із заголовка з параметрами і службового слова FORWARD. Тоді сам опис F2 має заголовок без повторення формальних параметрів.

!Особливості:!

1)при наявності у складі програми декількох процедур або функцій, які звертаються одна до одної, то виникає, так звана, непряма рекурсія. У цьому випадку використовують випереджальний опис процедур.

2)Вхід до блоку процедур або функцій тільки через його початок, а вихід по закінченню всіх дій. Таким чином оператори goto – заборонені, тобто всі мітки у блоці належать блоку і описуються у блоці. Поняття локальних і глобальних міток не існує.

3)При необхідності вийти із середини блока можна використавши стандартну процедуру EXIT , яка має форму:

EXIT (аргумент)

(аргумент – ім’я функції, процедури, програми,

службове слово PROGRAM)

Якщо аргументом є ім’я програми або службове слово PROGRAM, то виконання програми достроково завершується. Якщо аргументом є процедура або функція, то вони завершуються і управління передається в той блок, який викликав процедуру або функцію. Тобто оператору, який стоїть після оператору виклику (рис.4).

4)При використанні в процедурах і функціях глобальних змінних, можлива поява так званих побічних ефектів.

Суть: значення глобальних змінних, які отримані у зовнішньому блоці до входа до процедури (функції), можуть бути змінені в процесі виконання процедури (функції), що приведе до помилки при подальшому їх використанні в програмі.

Рис. 4

Приклад:

Program Pr (input, output);

var i, n, k : integer;

T: array[1..100] of real;

FUNCTION SN: real;

begin

SN := 0

for i:=1 to n do SN:=SN+T[i]

end;

begin

i:=34;

r:=SN;

a:=i + k;{i – після виконання функції стала

невизначеною, тому a:=i + k – не має смисла}

end.

Висновки:

Таким чином, в мові Pascal є широкі можливості використання процедур і функцій, що надає більшу наочність, компактність, структурованість програмам; виникають умови для створення складних програмних комплексів групами програмістів; процес програмування стає більш систематичним і цілеспрямованим.