Используется подпрограмма. Понятие подпрограммы

Методология структурного программирования основывается на использовании подпрограмм и независимых структур данных.

Подпрограмма (англ. subprogram) - поименованная или иным образом идентифицированная часть компьютерной программы, содержащая описание определённого набора действий. Подпрограмма может быть многократно вызвана из разных частей программы.

Назначение подпрограмм . Подпрограммы изначально появились как средство оптимизации программ по объёму занимаемой памяти - они позволили не повторять в программе идентичные блоки кода, а описывать их однократно и вызывать по мере необходимости. К настоящему времени данная функция подпрограмм стала вспомогательной, главное их назначение - структуризация программы с целью удобства её понимания и сопровождения

Выделение набора действий в подпрограмму и вызов её по мере необходимости позволяет логически выделить целостную подзадачу, имеющую типовое решение. Такое действие имеет ещё одно (помимо экономии памяти) преимущество перед повторением однотипных действий: любое изменение (исправление ошибки, оптимизация, расширение функциональности), сделанное в подпрограмме, автоматически отражается на всех её вызовах, в то время как при дублировании каждое изменение необходимо вносить в каждое вхождение изменяемого кода.

Даже в тех случаях, когда в подпрограмму выделяется однократно производимый набор действий, это оправдано, так как позволяет сократить размеры целостных блоков кода, составляющих программу, то есть сделать программу более понятной и обозримой.

В простейшем случае (в ассемблерах) подпрограмма представляет собой последовательность команд (операторов), отдельную от основной части программы и имеющую в конце специальную команду выхода из подпрограммы. Обычно подпрограмма имеет имя, по которому её можно вызвать, хотя ряд языков программирования допускает использование и неименованных подпрограмм. В языках высокого уровня описание подпрограммы обычно состоит по меньшей мере из двух частей: заголовка и тела. Заголовок подпрограммы описывает её имя и, возможно, параметры, то есть содержит информацию, необходимую для вызова подпрограммы. Тело - набор операторов, который будет выполнен всякий раз, когда подпрограмма будет вызвана.

Вызов подпрограммы выполняется с помощью команды вызова, включающей в себя имя подпрограммы. В большинстве современных языков программирования команда вызова представляет собой просто имя вызываемой подпрограммы, за которым могут следовать фактические параметры.

Формальные и фактические параметры. Чтобы отличать параметры подпрограммы, описанные в её заголовке и теле, от параметров, указываемых при вызове подпрограммы, первые принято называть формальными параметрами, вторые - фактическими параметрами.

Подпрограмма – это блок кода между операторами Sub и End Sub или Function и end Function .

Виды подпрограмм . В языках программирования высокого уровня используется два типа подпрограмм: процедуры и функции.

Подпрограмма-процедура Sub и End Sub . Обычно подпрограмму-процедуру принято называть процедурой.

При написании программы нужно учесть одно правило: «Внутри одной процедуры не может быть описана другая процедура».

Процедура - это любая подпрограмма, которая не является функцией.

Подпрограмма-функция – это блок кода, заключенный между операторами Function и End Function. Она выполняет какую-то операцию, но при этом обязательно возвращает какое-нибудь значение. Значение возвращается через имя функции.

Функция - это подпрограмма специального вида, которая, кроме получения параметров, выполнения действий и передачи результатов работы через параметры имеет ещё одну возможность - она может возвращать результат. Вызов функции является, с точки зрения языка программирования, выражением, он может использоваться в других выражениях или в качестве правой части присваивания. Подробнее см. в статье Функция (программирование).

Подпрограммы, входящие в состав классов в объектных языках программирования, обычно называются методами . Этим термином называют любые подпрограммы-члены класса, как функции, так и процедуры; когда требуется уточнение, говорят о методах-процедурах или методах-функциях.

6.2.4 Принцип проектирования программ сверху-вниз и снизу–вверх.

Программирование «сверху вниз», или нисходящее программирование – это методика разработки программ, при которой разработка начинается с определения целей решения проблемы, после чего идет последовательная детализация, заканчивающаяся детальной программой. Является противоположной методике программирования «снизу вверх».

При нисходящем проектировании задача анализируется с целью определения возможности разбиения ее на ряд подзадач. Затем каждая из полученных подзадач также анализируется для возможного разбиения на подзадачи. Процесс заканчивается, когда подзадачу невозможно или нецелесообразно далее разбивать на подзадачи.

В данном случае программа конструируется иерархически – сверху вниз: от главной программы к подпрограммам самого нижнего уровня, причем на каждом уровне используются только простые последовательности инструкций, циклы и условные разветвления.

Программирование «снизу вверх», или восходящее программирование – это методика разработки программ, начинающаяся с разработки подпрограмм (процедур, функций), в то время когда проработка общей схемы не закончилась. Является противоположной методике программирования «сверху вниз».

Такая методика является менее предпочтительной по сравнению с нисходящим программированием так как часто приводит к нежелательным результатам, переделкам и увеличению времени разработки.

Программирование «сверху вниз », или пошаговая детализация. Суть метода заключается в разбиении исходной задачи на последовательность нескольких меньших подзадач. Эти подзадачи, в свою очередь, тоже распадаются на подзадачи и т. д. до тех пор, пока не останутся только элементарные алгоритмы.

Пример. Чтобы написать число 512, сначала пишут цифру 5, затем 1 и, наконец, 2. При этом цифры рисуют, последовательно прорисовывая линии, из которых они состоят. Принтер напечатает это число точками.

При разработке программы пошагово, методом «сверху вниз » сначала пишется текст основной программы, в котором, вместо каждого связного логического фрагмента текста, вставляется вызов подпрограммы, которая будет выполнять этот фрагмент. Вместо настоящих, работающих подпрограмм, в программу вставляются «заглушки», которые ничего не делают. Полученная программа проверяется и отлаживается. После того, как программист убедится, что подпрограммы вызываются в правильной последовательности (то есть общая структура программы верна), подпрограммы-заглушки последовательно заменяются на реально работающие, причём разработка каждой подпрограммы ведётся тем же методом, что и основной программы. Разработка заканчивается тогда, когда не останется ни одной «затычки», которая не была бы удалена. Такая последовательность гарантирует, что на каждом этапе разработки программист одновременно имеет дело с обозримым и понятным ему множеством фрагментов, и может быть уверен, что общая структура всех более высоких уровней программы верна. При сопровождении и внесении изменений в программу выясняется, в какие именно процедуры нужно внести изменения, и они вносятся, не затрагивая части программы, непосредственно не связанные с ними. Это позволяет гарантировать, что при внесении изменений и исправлении ошибок не выйдет из строя какая-то часть программы, находящаяся в данный момент вне зоны внимания программиста.

В теории и практике программирования наиболее популярны стратегии «сверху вниз» и «снизу вверх». Такие полярные варианты взаимодействия процессов проектирования и реализации оказываются применимыми только для программ небольшого или среднего размера. Создание же крупной программы обычно связано с поиском разумного компромисса между этими вариантами. Существует и еще одно решение – программирование «вширь».

Программирование «вширь» - ориентиром провозглашается набор однородных модулей. В одной программе может быть выявлено несколько однородных наборов. После того как однородные модули выявлены, приступают к непосредственному программированию, которое, собственно, и разбивается на этапы. На первом этапе создается лишь минимальное число представителей каждого из выделенных однородных наборов. Если поиск однородности проводился достаточно энергично, то обычно оказывается, что объем работ первого этапа реализации сравнительно невелик.

Подпрограмма – это повторяющая группа операторов, оформленная в виде самостоятельной программой единицы. Она записывается однократно, а в соответствующих местах программы обеспечивается лишь обращение к ней по имени.

Использование подпрограммы позволяет, во-первых, сократить объем программы, во-вторых, улучшает структуру программы с точки зрения ее читаемости и наглядности, в-третьих, уменьшает вероятность ошибок и облегчает процесс отладки.

В языке Паскаль механизм подпрограмм реализуется в виде ПРОЦЕДУР и ФУНКЦИЙ, которые вводятся в программе с помощью своего описания, но их способом их использования.

Процедура- это независимая часть программы, которую можно вызвать по имени для выполнения определенных действий. Процедура не может выступать как операнд в выражении. Упоминание имени процедуры в тексте программы приводит к активизации процедуры и называется ее вызовом. Например,

Delay (10); вызывает задержку выполнения программы на 10мс.

Функция аналогична процедуре, но имеются два отличия: функция передает в точку вызова скалярное значение; имя функции в выражении может выходить как операнд. Например, функция SQR(x)-возведет в квадрат значение целого или вещественного значения X и передаст в точку вызова вычисленное значение квадрата переменной X.

Все процедуры и функции языка Паскаль делятся на две группы:

à Встроенные (стандартные) - входят в состав языка и вызываются для выполнения по строго фиксированному имени.

à Определенные пользователем – разрабатываются и имеются самим пользователем.

При вызове подпрограммы, определенной программистом, работа главной программы на время приостанавливается и начинает выполняться вызванная подпрограмма.

В программе процедуры и функции описываются после раздела ее переменных, но до начала ее основной части, то есть до Begin, начинающего эту часть.

Передача данных из главной программы в подпрограмму и возврат результата выполнения функции осуществляется с помощью параметров.

Параметром называется переменная, которой присваивается какое-либо значение в рамках указанного применения.

Фактические параметры - это параметры, которые передаются подпрограмме при общении с ней.

Формальные параметры – это переменные, фиктивно присутствующие в процедуре и определение тип и место подстановки фактических параметров, над которыми производятся действия.

Параметры – переменные - это те формальные параметры, перед которыми стоит служебные слово Var. Они передаются по ссылке (передается адрес фактического параметра) тогда, когда необходимо передать некоторые новые значения в точку вызова процедуры из программы, то есть когда нужно, чтобы изменения в теле процедуры значений формальных параметров приводило к изменению соответствующих фактических параметров, таким образом, они и получают новое значение.

Параметры – значения - перед ними слово Var не ставится и идет передача по значению, то есть передается только копия значения этих параметров, внутри процедуры можно производить любые действия с данными формальными параметрами (допустимы для его типа), но их любые изменения никак не отражаются на значениях соответствующих фактических параметров, никак не отражаются на значениях соответствующих фактических параметров, то есть какими они были до вызова процедуры, то такими же и останутся после завершения ее работы.

При решении новых задач можно попытаться воспользоваться ранее написанными программами. Алгоритм, ранее разработанный и целиком используемый в составе других алгоритмов, называется вспомогательным . Применение вспомогательных алгоритмов позволяет разбить задачу на части, структурировать ее.

Вся программа условно может быть разделена на две части: основную и вспомогательную. В основной части производится простейшая обработка информации, организуется обращение к разным вспомогательным модулям (подпрограммам) .

Вспомогательный алгоритм тоже может вызывать другие вспомогательные, длина такой цепочки вызовов теоретически не ограничена. Здесь и далее следующие пары слов используются как синонимы: алгоритм и программа, вспомогательный алгоритм и подпрограмма, команда и оператор, программа и модуль. Вспомогательными и основными алгоритмы являются не сами по себе, а по отношению друг к другу.

При использовании вспомогательных алгоритмов необходимо учитывать способ передачи значений исходных данных для них и получения результата от них. Аргументы вспомогательного алгоритма — это переменные, в которых должны быть помещены исходные данные для решения соответствующей подзадачи. Результаты вспомогательного алгоритма — это также переменные, где содержаться результаты решения этих подзадач, а также результатом может быть конкретное действие, которое совершает компьютер под действием подпрограммы.

Подпрограммы могут быть двух видов: подпрограмма без параметров и подпрограмма с параметрами. Обращение к подпрограмме может быть организовано из любого места основной программы или другой подпрограммы сколько угодно раз.

При работе с подпрограммами важными являются понятия формальных и фактических параметров . Формальные параметры — это идентификаторы входных данных для подпрограммы. Если формальные параметры получают конкретные значения, то они называются фактическими . Формальные параметры могут получить конкретные значения только в той программе, где производится обращение к данному модулю-подпрограмме. Тип и порядок записи фактических параметров должны быть такими же, как и формальных параметров. В противном случае результат работы программы будет непредсказуемым. Из этого следует, что фактические параметры используются при обращении к подпрограмме из основной, а формальные параметры — только в самом модуле.

Подпрограмма с параметрами используется для записи многократно повторяющихся действий при разных исходных данных.

При составлении подпрограмм с параметрами надо соблюдать следующие правила:

1) каждая подпрограмма имеет свое имя и список формальных параметров;

2) процедура из основной программы вызывается командой вызова, которая по форме ничем не отличается от вызова команды исполнителя. Результат присваивается одной или нескольким переменным, которые находятся в списке формальных параметров. Но результатом могут быть, конечно, не только значения переменных, но какое либо действие, выполненное ЭВМ.

Пример 1. Используем алгоритм нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел в качестве вспомогательного при решении задачи: составить программу вычитания дробей (a , b , c , d — натуральные числа). Результат представить в виде обыкновенной несократимой дроби.

Подпрограмма.

1. Ввести натуральные числа M, N.
2. Если M=N, перейти к п. 5, иначе к следующему пункту.
3. Если M>N, то M:=M-N, иначе N:=N-M.
4. Перейти к п. 2.
5. Передать значение M в основную программу.
6. Конец подпрограммы.

Основная программа.

1. Ввести значения A, B, C, D.
2. E:=A*D - B*C.
3. F:= B*D.
4. Если E=0, вывести значение E и перейти к п. 9, иначе перейти к следующему пункту.
5. M:=|E|, N:=F, перейти к подпрограмме вычисления НОД.
6. G:= M.
7. E и F нацело разделить на G.
8. Вывести значения E и F на печать.
9. Конец программы.

Как видно из примера, объявление подпрограммы-функции находится в разделе описаний прототипов функций, а реализация после основной функции main . В заголовке подпрограммы содержится список формальных параметров с указанием их типа, которые условно можно разделить на входные и выходные (перед ними стоит &). Вообще при обращении к функции со списком параметров без &, внутри функции используются копии параметров, которые после выполнения удаляются. Знак & указывает компилятору что необходимо использовать саму переменную, а не ее копию. При обращении к функции указывается ее имя и список фактических параметров. Формальные и фактические параметры должны соответствовать по количеству и по типу.

Описание функции в С++ осуществляется следующим образом:

Тип_возвращаемого_значения ();

Например,

Void Nod(int e, int f, int &k); int f1(float a); long f2();

Функция всегда возвращает единственное значение. Как видно из примера 1, мы использовали тип void в качестве возращаемого типа. Т.е. указали компилятору, что наша функция не возвращает никакого значения.

Покажем, как изменится подпрограмма из примера, если ее записать в виде функции, возвращающей само значение НОД (без использования возвращаемой переменной).

Int Nod(int m, int n) { while (m!=n) if (m > n) m -=n; else n -= m; return (n); }

Итак, в теле функции хотя бы один раз встречается команда return, которая указывает, какое значение вернуть в качестве значения функции.

Вызов функции в основной будет следующим:

G = Nod(fabs(e), f);

Вообще, вызов функции может присутствовать в выражении, стоящем: в правой части операции присваивания, в операторе вывода, в качестве фактического параметра в вызове другой подпрограммы и т.д.

При решении задач целесообразно проанализировать условие, записать решение в крупных блоках (не являющихся операторами C++), детализировать каждый из блоков (записав в виде блоков, возможно, по-прежнему не операторов C++), и т.д., продолжать до тех пор, пока каждый из блоков не будет реализован с помощью операторов языка.

Пример 2. Дано натуральное число n . Переставить местами первую и последнюю цифры этого числа.

Здесь необходимо детализировать функцию Number, возвращающую количество цифр в записи натурального числа (т.к. функция Impossible содержит ее вызов, то в разделе описаний прототипов функция Number должна ей предшествовать).

Возможны также подпрограммы, которые вызывают сами себя. Они называются рекурсивными . Создание таких подпрограмм является красивым приемом программирования, но не всегда целесообразно из-за чрезмерного расхода памяти ЭВМ.

Пример 3. Найти максимальную цифру в записи данного натурального числа.

При создании функции Maximum было использовано следующее соображение: если число состоит из одной цифры, то она является максимальной, иначе если последняя цифра не является максимальной, то ее следует искать среди других цифр числа. При написании рекурсивного алгоритма следует позаботиться о граничном условии, когда цепочка рекурсивных вызовов обрывается и начинается ее обратное «раскручивание». В нашем примере это условие N

Более подробно о рекурсии говорится в следующей статье .

1. Какие алгоритмы называют вспомогательными?
2. Какое количество вспомогательных алгоритмов может присутствовать в основном алгоритме?
3. Можно ли вспомогательные алгоритмы, написанные для решения данной задачи, использовать при решении других задач, где их применение было бы целесообразно?
4. Какие параметры называют формальными? фактическими?
5. Какое соответствие должно соблюдаться между формальными и фактическими параметрами?
6. Может ли фактических параметров процедуры (функции) быть больше, чем формальных? А меньше?
7. Существуют ли подпрограммы без параметров?
8. Существуют ли ограничения на число параметров подпрограмм? Если нет, то чем же всё-таки ограничивается это количество в С++?
9. В каком разделе объявляются и в каком реализуются подпрограммы в С++?
10. Какого типа может быть значение функции?
11. Расскажите о методе последовательной детализации при разработке программ.
12. Какие подпрограммы называют рекурсивными?
13. Что такое граничное условие при организации рекурсивной подпрограммы?

Определение . Подпрограмма – это отдельная функционально независимая часть программы. Любая подпрограмма обладает той же структурой, которой обладает и вся программа.

Подпрограммы решают три важные задачи:

Избавляют от необходимости многократно повторять в тексте программы аналогичные фрагменты;

Улучшают структуру программы, облегчая ее понимание;

Повышают устойчивость к ошибкам программирования и непредвидимым последствиям при модификациях программы.

Очень важно понимать, что в подпрограммы выделяется любой законченный фрагмент программы. В качестве ориентиров просмотрите следующие рекомендации.

1. Когда Вы несколько раз перепишите в программе одни и те же последовательности команд, необходимость введения подпрограммы приобретает характер острой внутренней потребности.

2. Иногда слишком много мелочей закрывают главное. Полезно убрать в подпрограмму подробности, заслоняющие смысл основной программы.

3. Полезно разбить длинную программу на составные части – просто как книгу разбивают на главы. При этом основная программа становится похожей на оглавление.

4. Бывают сложные частные алгоритмы. Полезно отладить их отдельно в небольших тестирующих программах. Включение программ с отлаженными алгоритмами в основную программу будет легким, если они оформлены как подпрограммы.

5. Все, что Вы сделали хорошо в одной программе, Вам захочется перенести в новые. Для повторного использования таких частей лучше сразу выделять в программе полезные алгоритмы в отдельные подпрограммы.

Подпрограммы могут быть стандартными, т.е. определенными системой, и собственными, т.е. определенными программистом.

Стандартная подпрограмма (процедура или функция) - подпрограмма, включенная в библиотеку программ ЭВМ, доступ к которой обеспечивается средствами языка программирования. Вызывается она по имени с заданием фактических параметров с типом описанным при описании данной процедуры в библиотечке процедур и функций.

Из набора стандартных процедур и функций по обработке одного типа информации составляются модули. Каждый модуль имеет своё имя (мы уже хорошо знакомы с модулями Crt, Graph). Доступ к процедурам и функциям модуля осуществляется при подключении этого модуля (Uses Crt, Graph).

Help содержит подробные описания предусмотренных средой программирования процедур и функций. Для вызова помощи при работе со стандартнымипроцедурами и функциями нужно поставить на имя подпрограммы курсор и нажать клавиши . Описание процедур и функций в Help строится по стандартному принципу.

Задание . Вызовите помощь по функции Cos и рассмотрите предоставленную информацию.

Сначала идет краткое описание подпрограммы (в одну фразу). Далее под словом Declaration (Объявление) следует интерфейсная часть процедуры или функции, которая особенно часто необходима для определения типа переменных при обращении к ним. Далее под словом Target приводятся платформы, на которых может использоваться подпрограмма: Windows, real (реальный режим DOS), protected (защищенный режим DOS). После слова Remarks следуют заметки, содержащие необходимые детали использования. В разделе See Also приведены имена подпрограмм, связанных с данной по смыслу или по совместному применению. Если перемещать курсор по этим именам (они выделяются курсорной рамкой), то выбрав одно из них (нажать клавишу ), можно получить справку по следующей функции. Каждая процедура и функция сопровождается примером применения, переключение к которому дает последняя строка программы. Любой текст из Help может быть скопирован в редактируемый файл обычными приемами копирования через буфер. Копирование примеров или заголовков функций облегчает работу.

Существует другой способ получения помощи по процедурам и функциям. Для этого нужно использовать пункт меню Help/Reserved words (зарезервированные слова) или Help/Standard units (стандартные модули).

Задание . Рассмотрите список процедур и функций, выберите какие-либо и просмотрите предлагаемую информацию.

В стандартных модулях содержится большое количество стандартных подпрограмм, но невозможно создать модуля, который бы содержал все нужные программисту подпрограммы. Поэтому большую роль в создании программ играют собственные подпрограммы, которые создает программист для решения конкретной задачи.

Существует два способа объединения программ и подпрограмм:

1. Текст подпрограмм может быть приведен в разделе описания использующей их программы.

2. Подпрограммы группируются в отдельных файлах, имеющих специальную структуру – модулях. Для того чтобы основная программа могла использовать модуль, он должен быть подключен к основной программе.

Первый способ применяется тогда, когда программа в целом не очень большая, а ее подпрограммы, скорее всего, не будут использоваться в других программах. Второй способ желателен, в частности, для той программы, которую Вы будете создавать в качестве курсовой работы при завершении учебы в городской школе юного программиста.

Структура текста подпрограммы соответствует структуре текста основной программы за двумя исключениями:

Подпрограмма начинается с заголовка, содержащего имя подпрограммы, передаваемые в нее и возвращаемые от нее периметры, запись заголовка подпрограммы отличается от заголовка программы;

Подпрограмма кончается не точкой, а точкой с запятой.

Вызов подпрограммы происходит при каждом употреблении ее имени в основной (или вызывающей) программе. При вызове подпрограммы выполнение основной программы приостанавливается, и управление передается в подпрограмму, где выполняются команды, заданные в ней. Подпрограмма завершается, если выполнены все ее процедуры до завершающего слова End или по специальной команде выхода из подпрограммы Exit. По окончании работы подпрограммы управление возвращается основной программе, иначе говоря, к первой команде, следующей за обращением к этой подпрограмме.

В языке Pascal определяются два типа подпрограмм – процедуры и функции. Основное различие между процедурой и функцией состоит в том, что процедура только выполняет какую-либо законченную последовательность действий, не возвращая результата работы в основную программу, а функция и выполняет действия, и возвращает результат.

Например, вызов функции

вернет в основную программу значение наименьшего из двух чисел и это значение будет присвоено переменной M.

Любая подпрограмма должна быть описана до того, как она будет вызвана в программе или в другой подпрограмме. Все переменные, которые использует подпрограмма, могут быть либо глобальные либо локальные.

Определение . Глобальными называются переменные, объявленные в основной программе и доступные как программе, так и всем ее подпрограммам.

Определение . Локальными называются переменные, объявленные внутри подпрограммы и доступные только ей самой.

Обмен информацией между основной программой и подпрограммой может осуществляться только с помощью глобальных переменных.

Подпрограмма может использовать любые глобальные переменные кроме тех, которые имеют те же имена, что и локальные переменные. Переменные с совпадающими именами, которые могут быть описаны в основной программе или других подпрограммах, не имеют ничего общего с локальными переменными. если переменная описана. Если переменная описана в основной программе и не переопределена в подпрограмме, она может использоваться в подпрограмме. Память для локальных (т.е. описанных в подпрограмме) переменных выделяется на время исполнения данной подпрограммы в специальной области, называемой стеком . При завершении работы подпрограммы память освобождается, поэтому все внутренние результаты работы подпрограммы не сохраняются от одного обращения к другому.

Если говорить о плюсах использования в программировании подпрограмм, то можно назвать следующие:

Программы с использованием подпрограмм позволяют реализовать один из самых прогрессивных методов программирования – структурное программирование.

Программа становится более читаемой.

Экономия памяти, которая получается из-за того, что память для хранения переменных, используемых в подпрограммах, выделяется только на время работы подпрограммы.

В языке Паскаль выделяют два вида подпрограмм: процедуры (Procedure) и функции (Function). Любая программа может содержать несколько процедур и функций. Структура любой подпрограммы аналогична структуре всей программы. Подпрограмма должна быть описана до того, как будет использована в программе или другой подпрограмме.

Процедуры и функции объявляются в разделе описания вслед за разделом переменных.

Тогда общая структура программы выглядит так:

Label; {описание меток}

Const; {описание констант}

Type; {описание типов}

Var; {описание переменных}

Procedure; {описание процедур}

Function; {описание функций}

Выполнение программы начинается с операторов основной программы. При необходимости вызывается подпрограмма и начинают действовать её операторы. Затем управление передаётся в основную программу, которая продолжает выполняться.

Обращение к подпрограмме - переход к выполнению подпрограммы с заданием информации, необходимой для ее выполнения и возврата.

Подпрограмма вызывается по своему имени с указанием необходимых параметров .

На этом занятии рассмотрим примеры организации наиболее простого вызова подпрограмм.

Задание . Рассмотрите решение предложенных задач, наберите на компьютере, проверьте работоспособность, внесите свои изменения и дополните своими комментариями.

Задача 1 . Написать программу, состоящую из трех подпрограмм и основной программы. Подпрограммы должны организовывать ввод чисел, вычисление их суммы и вывод результата.

Program AkulovE;

Procedure Input ;

writeln("По вызову активизировалась процедура "Input"",#10);

writeln("Введите два числа через пробел - ");

Procedure Summa ;

writeln("Для сложения подключилась процедура "Summa"",#10);

{- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -}

Procedure Output ;

writeln("Заключительная часть. Процедура "Output"",#10,#13);

writeln("Их сумма - ",x);

{- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -}

Задача 2 . Найти среднее арифметическое двух чисел.

{- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -}

Function SredArif (A, B:integer):real;

SredArif :=(A+B)/2;

{- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -}

write("Введите два числа ");

Rez:=SredArif (A,B);

На занятии будет объяснен алгоритм работы с процедурами на Паскале. Будут разобраны примеры использования процедуры с параметрами и без параметров. Познакомитесь с понятиями: формальные и фактические параметры, параметр-переменная и параметр-значение

Подпрограмма — это фрагмент кода, который имеет свое имя и создается в случае необходимости выполнять этот код несколько (много) раз. Подпрограмма описывается единожды перед началом основной программы (до begin). Компилятор пропускает данный фрагмент кода, пока в основной программе не встретит «вызов» подпрограммы, который выглядит как обращение к ней по имени (возможно, имени с аргументами, указанными в скобках).

Во многих языках программирования подпрограммы существуют только в виде функций. Однако в Паскале подпрограмма — и функция и процедура . Разница между ними станет очевидна в данном уроке.

Итак, рассмотрим синтаксис объявления и описания процедуры в Паскале

var …;{область объявления глобальных переменных} procedure название (параметры); {начало процедуры} var …;{объявление локальных переменных} begin … {тело процедуры} end;{конец процедуры} begin … {основная программа} end.

Пример: Процедура без параметров, которая печатает 60 звездочек, каждую с новой строки

procedure pr; var i:integer; begin for i:=1 to 60 do begin {тело подпрограммы} write("*"); writeln; end; end; {конец подпрограммы} begin pr; {вызов процедуры} end.

В данном примере работы с процедурой в Паскале очевидно, что компилятор пропустит блок описания процедуры и дойдет до основной программы (9 строка кода). И только после того, как встретится вызов процедуры (10 строка), компилятор перейдет к ее выполнению, вернувшись к строке 1.

Процедуры с параметрами. Фактические и формальные параметры

Рассмотрим пример необходимости использования процедуры.

Пример:
Построить фигуру

Особенность: Три похожие фигуры.

Алгоритм решения:

• выделить одинаковые или похожие действия (три фигуры);
• найти в них общее (размеры, форма, угол поворота) и отличия (координаты, цвет);
• отличия записать в виде неизвестных переменных, они будут параметрами процедуры.

Решение на паскале:
Процедура:

Программа:

uses GraphABC; procedure Tr(x, y: integer; color:system.Drawing.Color); begin MoveTo(x, y); LineTo(x, y-60); LineTo(x+100, y); LineTo(x, y); FloodFill(x+20, y-20,color); end; begin SetPenColor(clBlack); Tr(100, 100, clBlue); Tr(200, 100, clGreen); Tr(200, 160, clRed); end.

Рассмотрим синтаксис объявления и описания процедуры с параметрами в Паскале.

var …;{область объявления глобальных переменных} procedure pr(параметр1, параметр2: integer; параметр3:char); {начало процедуры} var …;{объявление локальных переменных} begin … {тело процедуры} end;{конец процедуры} begin … {основная программа} pr (параметр1, параметр2, параметр3); {вызов процедуры} end.

Задание procedure 1: N вертикальных линий. N задается параметром процедуры.

Задание procedure 2: Написать процедуру рисования N окружностей, сдвинутых по горизонтали. N , радиус R и отступ O задаются параметрами процедуры (всего 3 параметра).

Пример: Написать процедуру, которая печатает 60 раз указанный символ (введенный с клавиатуры), каждый с новой строки

Параметры процедуры (в некоторых языках они называются аргументами) указываются в скобках после ее имени (в объявлении).

В данном примере в качестве введенного символа будем использовать параметр процедуры. Формальный параметр процедуры указывается в скобках при ее описании. Обязательно необходимо указать тип формального параметра через двоеточие.

Фактический параметр — это то значение, которое указывается в скобках при вызове процедуры. Фактическим параметром может быть конкретное значение (литерал: число, символ, строка…) либо переменная, которые компилятор подставит вместо формального параметра. Поэтому тип данных у формального и фактического параметра процедуры должен быть одинаковым.

var s:char; procedure pr(a:char); {a - формальный параметр} var i:integer; begin for i:=1 to 60 do begin write(a); writeln; end; end; begin writeln("simvol"); readln(s); pr(s); {s - фактический параметр} end.

В данном примере при вызове процедуры компилятор заменит формальный параметр a фактическим параметром s , т.е. тем символом, который будет введен с клавиатуры. Оба параметра имеют тип данных char .

Задача procedure 3. Написать процедуру, которая складывает два любых числа (два параметра).

Процедуры с параметрами. Параметр-переменная

1. способ:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

var x, y, m, n: integer ; procedure MaxNumber(a, b: integer ; var max: integer ) ; {a и b - параметры значения, max - параметр-переменная} begin if a>b then max: = a else max: = b; end ; begin write ("vvedite x,y" ) ; readln (x, y) ; MaxNumber(x, y, m) ; {фактические параметры} writeln ("max=" , m) end .

var x,y,m,n:integer; procedure MaxNumber(a,b:integer;var max:integer); {a и b - параметры значения, max - параметр-переменная} begin if a>b then max:=a else max:=b; end; begin write("vvedite x,y"); readln(x,y); MaxNumber(x,y,m); {фактические параметры} writeln("max=",m) end.

В примере формальные параметры a и b служат для помещения в них сравниваемых чисел, а параметр-переменная max — для сохранения в ней максимального из двух чисел. Параметр-переменная или выходной параметр передает свое значение в основную программу (фактическому параметру m), т.е. возвращает значение, тогда как формальные параметры-значения (входной параметр), наоборот, принимают значения из основной программы (из фактических параметров x и y). Для параметра-переменной (max) используются те ячейки памяти, которые отведены под соответствующий параметр при вызове процедуры (ячейка m).

Таким образом, сформулируем понятия:

Если в качестве формального параметра указана обычная переменная с указанием ее типа, то такой параметр есть параметр-значение или входной параметр (a и b в примере). Тип данных формального параметра-значения должен соответствовать типу данных его фактического параметра (a и b должны попарно соответствовать типу данных x и y).

Если перед именем формального параметра в объявлении процедуры стоит служебное слово var , то такой параметр называется параметром-переменной или выходным параметром (max в примере). Для него используются те ячейки памяти, которые отведены под соответствующий параметр при вызове процедуры (m). Фактический параметр, соответствующий параметру-переменной, может быть только переменной (не константой, не литералом и не выражением).

2. способ:

Использование параметров-переменных позволяет тратить меньше памяти

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

var x, y: integer ; procedure exchange(a: integer ; var b: integer ) ; {b - параметр-переменная или выходной параметр} var c: integer ; begin if a>b then begin c: = a; a: = b; b: = c; {второй параметр процедуры - b - всегда будет максимальным} end ; end ; begin writeln ("введите два числа" ) ; readln (x, y) ; exchange (x, y) ; writeln ("max=" , y) end .

var x,y:integer; procedure exchange(a: integer;var b:integer); {b - параметр-переменная или выходной параметр} var c:integer; begin if a>b then begin c:=a; a:=b; b:=c; {второй параметр процедуры - b - всегда будет максимальным} end; end; begin writeln("введите два числа"); readln(x,y); exchange (x,y); writeln("max=",y) end.

Используя данный способ решения задачи, мы обошлись без третьего параметра. Для этого в процедуре мы использовали еще одну локальную переменную c . Процедура меняет значения переменных a и b таким образом, чтобы b всегда была максимальной. Поэтому в 15 строке программы в качестве максимальной выводится второй параметр (y), соответствующий формальному параметру b .

Задача procedure 4.

1. Необходимо определить наибольший общий делитель двух введенных чисел, используя цикл.
2. Необходимо определить наибольший общий делитель двух введенных чисел, используя процедуру (два параметра-значения, один параметр-переменная).

Словесный алгоритм:

• Вводятся a и b (например, 18 и 24 )
• В цикле повторяем действия:
• Если а < b , то меняем переменные местами (1 шаг: a=24 , b=18 ; 2 шаг: a=18 , b=6 )
• Переменной a присваиваем остаток от деления a на b (1 шаг: a=6 , b=18 ; 2 шаг: a=0 , b=6 )
• Когда остаток равен 0 , выводится результат (значения переменной b ) (b=6 )

Алгоритм решения поиска НОД:

Задача procedure 5. Используя процедуры, построить фигуру:

Задача procedure 6. Даны 3 различных массива целых чисел (размер каждого 15 элементов). В каждом массиве найти и среднее арифметическое значение.
Для формирования элементов массива и подсчета суммы и среднего арифметического использовать одну процедуру (среднее арифметическое и сумму оформить как параметры-переменные).

В задачах на Паскале часто встречается необходимость заполнить массив данными и затем вывести значения на экран. Почему бы не автоматизировать данную задачу заполнения и вывода массива — т.е. оформить при помощи процедур, а в дальнейшем использовать данные процедуры при надобности.

Пример: Создать процедуру для вывода десяти элементов массива (два параметра: количество элементов, массив)

Показать решение:

const n = 10; var i:integer; a, b: array of integer; procedure arr_out (k:integer; arr: array of integer); var i: byte; begin write ("вывод массива: "); for i:= 1 to k do write (arr[i]:4); writeln; end; begin for i:=1 to n do a[i]:=random(10); arr_out (n, a); end. integer ; procedure arr_rand (k: integer ; var arr: array [ 1 .. n ] of integer ) ; var i: byte ; begin write ("Заполнение массива случайными числами " ) ; randomize; for i : = 1 to k do arr[ i] : = random(100 ) ; end ; begin arr_rand (n, a) ; end .

const n = 10; var a, b: array of integer; procedure arr_rand (k:integer; var arr: array of integer); var i: byte; begin write ("Заполнение массива случайными числами "); randomize; for i:= 1 to k do arr[i]:=random(100); end; begin arr_rand (n, a); end.

Задача procedure 7. Объедините обе решенные задачи (для заполнения и вывода массива).

Задача procedure 8. Добавьте в задачу процедуру для заполнения значений массива пользователем (ввод значений с клавиатуры). Оформите вывод двух разных массивов: один — со значениями, сформированными случайным образом, другой — со значениями, введенными пользователем.

Задача procedure 9. Составить программу с процедурой для вычисления (входные параметры: число и степень). Для вывода результата использовать параметр-переменную.

Самостоятельная работа

1 вариант: для 5 одномерных массивов определять произведение элементов каждого массива, используя процедуру с двумя параметрами - число элементов массива и параметр-переменная для вывода произведения.

2 вариант: для 5 одномерных массивов определять минимальный элемент каждого массива, используя процедуру с двумя параметрами - число элементов массива и параметр-переменная для вывода минимального элемента.

* сложное С помощью процедуры формировать случайным образом одномерные массивы из 10 элементов (значения от -20 до +20). Вызывать процедуру до тех пор, пока среди значений не появится ноль.