Программалау тілдерінің негізгі элементтері. Мәліметтердің типтері

2-дәріс.

Тақырыбы:  Программалау тілдерінің негізгі элементтері. Мәліметтердің типтері.

Мазмұны. Негізгі түсініктер және программалық объектілерді сипаттаудың тілдік құралдары: сөздігі, қызметші сөздер, идентификаторлар, тұрақтылар мен айнымалылар. Программа құрылымы.Мәліметтердің типтерінің түрлері.  Мәліметтердің негізгі базалық типтері. Бүтін, нақты, логикалық, сымволдық типтер. Жадта берілуі. Мәндер аралығы. Жасанды типтер. Құрылымды типтер: массив, жазба, жыйын, жол, файыл, стек.

Программада пайдаланылатын мәліметтердің немесе шамалардың мәндері  Паскаль тіліндегі алдын ала келісілген типтердің біріне тән болуы тиіс.

Мәліметпгердің  немесе шамалардың типі деп, олардың қабылдай алатын мәндерінің және олармен орындауга болатын амалдардың жиынын анықтауды айтады, ягни тип дегеніміз — шамалардың қабылдайтын мәндеріне берілетін  сипаттама.

Мәліметтердің әрбір типі тек өзіне ғана сәйкес келетін операциялар жиынын орындата алады. Мысалы, 1 мен 2 мәндері бүтін сандар типіне жатады, оларды қосуға, азайтуға, көбейтуге және бөлуге болады. Ал, «IBM» және «PC» мәндері сөз тіркесі типіне жатады, бұларды біріктіріп жазуға ғана болады («IBM PC»). Қосуға, азайтуға, көбейтуге, бөлуге болмайды. Кез келген тұрақты, айнымалы функция немесе өрнек өзіне тән бір типінен ғана сипатталады. Паскаль тілінде шамалардың типін керсету міндетті болып табылады. Сондықтан программа алдында оның сипаттау бөлімінде пайдаланылатын барлык шама атаулары және оның типтері көрсетілуі кажет.

Паскаль тілінде пайдаланылатын барлық типтер скалярлык (карапайым) және кұрылымдық (структуралык) болып үлкен екі топка бөлінеді. Скалярлык (карапайым) типке шамалардың стандартты типі және жасанды тип (тағайындаған) жатады.

Стандартты типтерге:

• бүтін — INTEGER;
• нақты — REAL;
• логикалық — BOOLEAN;,
• символдық (CHAR)

 типтер жатады.

Құрылымдық типтегі жиымдар — ARRAY, жазбалар — RECORD, жиындар — SET және файлдар — FILE (2.9-сурет) түрлеріне бөлінеді.Бұлардан өзге типтер программаның типтерді сипаттау бөлігінде анықталуы қажет. Тұракты сандардың типін олардың сырткы пішініне карап-ақ ажыратуға болады, ал айнымалылар мен функциялар типтері программаның сипаттау бөлімінде көрсетіледі. Ол үшін type түйінді сөзі қолданылып, жазылу пішімін былай көрсетуге болады:

type     <тип атауы> = <тип мәндері> ;

Тақырыбы: Өрнектер. Мәліметтерді енгізу-шығару. Операторлар. Қарапайым операторлар.

Мазмұны. Өрнектектер, операндтар, амалдар. Арифметикалық амалдар мен өрнектер. Салыстыру амалдары.  Логикалық амалдар мен өрнектер. Өрнектердің жазылу ережелері. Стандартты процедуралар мен функциялар. Енгізу-шығару процедуралары. Шығару үлгілері. Жай және құрылымды операторлар. Операторлардың жазылу ережелері. Меншіктеу операторы.

Сызықтық алгоритмдерді  программалау

Сызықтық құрылымды программалар меншіктеу, енгізу, шығару операторларынан  және процедураларды шақырудан тұрады. Кез-келген программалау тілінде меншіктеу  операторын негізгі оператор деп  санауға болады.

Меншіктеу операторы:

<Айнымалы>:=< өрнек>;

Оператор келесі түрде  орындалады: < Өрнек>-тің  мәні есептеліп,   <айнымалы> есептелген мәнді қабылдайды. Мұнда өрнектің типі айнымалының  типімен сәйкес келуі керек.

Меншіктеу операторына мысал:

X:=(Y+2)/(2+Z*10)/-1/3;

LogАin:=(A>B) and (C<=D).

Өрнек тұрақтылардан, айнымалылардан, амалдар белгілерінен, функциялардан және жақшалардан тұрады. Өрнекті есептеу нәтижесінде белгілі бір типті мән алынады. Өрнектің типі алынған мәннің типімен анықталады.

Арифметикалық өрнек - сандық типтегі ( нақты немесе бүтін)  өрнек. Бүтін типтің идентификаторы : integer, нақты типтікі: real.

  Арифметикалық амалдар бір орынды (унарлы)  және екі орынды (бинарлы) болады. Мысалы, бір орындыға  таңба өзгерту амалы  жатады. Оның форматы: - <шама>.

Келесі кестеде Паскальдың екі орынды арифметикалық амалдары   көрсетілген. А мен В операндалар, шамалардың типтері үшін: I – бүтін, R – нақты белгілеулері қолданылған.

Өрнек	Операнда-лардың типтері	Нәтиженің типі	Амал
А+В	R,R	R	Қосу
	I,I	I
	I,R    R,I	R
A-B	R,R	R	Алу
	I,I	I
	I,R    R,I	R
A*B	R,R	R	Көбейту
	I,I	I
	I,R    R,I	R
A/B	R,R	R	Бөлу
	I,I	R
	I,R    R,I	R
A div B	I,I	I	Бөліндінің бүтіні
A mod B	I,I	I	Бөліндінің қалдығы

Амалдардың үстемділік реті (кему ретімен) :

• Функцияның есептелуі ;
• бір орынды минус;
• *, /  , div, mod ;
• +, -;

Паскальдың стандартты  математикалық функциялары келесі кестеде келтірілген:

Сілтеме	Аргумент типі	Нәтиже типі	Функция
Abs (x)	I,R	I,R	Аргументтің модулі
arctan (x)	I,R	R	Арктангес (радиан)
cos (x)	I,R	R	Косинус (х радианмен)
Exp (x)	I,R	R	ex – экспонента
Frac (x)	I,R	R	Х-тің бөлшек бөлігі
Int (x)	I,R	R	Х-тің бүтін бөлігі
Ln (x)	I,R	R	Натурал логарифм
Random		R	[0,1] аралығындағы кездейсоқ сан
Random(x)	I	I	[0,х] аралығындағы кездейсоқ сан
Round (x)	R	I	Бүтінге дейін дөңгелектеу
Sin (x)	I,R	R	Синус (х-радианмен)
Sqr (x)	I,R	R	Х-тің квадраты
Sqrt (x)	I,R	R	Квадрат түбір
Trunc (x)	R	I	Х-тің бүтін бөлігін абады

Оң сандарды нақты  дәрежеге шығару үшін келесі математикалық тепе-теңдікті : х^y=e^{y ln  x}  қолдануға болады. Паскальда ол былай жазылады:

exp (y*ln(x))

1-мысал.

Математикалық өрнектерді Паскальда  арифметикалық өрнек түрінде  жазу керек.

Математикалық өрнек            Паскалдағы өрнек              

1.x²-7x+6                                    Sqr (x)-7*x+6

 

2.                                     (Abs(x)-Abs(y))/(1+Abs (x*y))

 

3.          Ln (Abs((y-Sqrt(Abs(x)))*

                                                    (x-y/(z+Sqr(x)/4))))

Берілгендерді перне  тақтадан  енгізу стандартты процедураларды шақыру арқылы  орындалады:

Read(<енгізу тізімі>);

readln(<енгізу тізімі>);

Енгізу тізімінің элементтері - айнымалылар идентификаторы . Енгізілген мәндер экранда бейлененеді. Оператордың  орындалу кезінде қолданушы перне  тақтадан сәйкес  мәндер тізбегін  бос орынмен ажыратып тереді.

Экранға мәліметтерді шығару стандартты процедураны шақыру   арқылы  орындалады:

Write (<шығару тізімі>);   

Writeln (<шығару тізімі>) ; 

Шығару тізімінің элементері - тұрақтылар, айнымалылар, өрнектер, шығару пішімдері.

Паскаль программасының құрылымы:

Program  <программа аты>;

Label   <таңбалар сипаттау тарауы>;     

Const    <тұрақтыларды сипаттау тарауы>;

Var      <айнымалыларды сипаттау тарауы>;

Procedure (Function) <ішкі программаларды сипаттау тарауы>;

Begin

<операторлар тарауы>;

End.   

Әрбір программа үшін тек  операторлар тарауы міндетті болып  табылады. Барлық программалық объектілер (тұрақтылар, айнымалылар, типтер және т.б.) сәйкес сипаттау тарауларында сипатталуы керек.

Мұнда және алдыда Паскальдың қызметші сөздері жартылай қою қаріппен ерекшеленеді. Қызметші сөздер деп  тілде мәндері нақты анықталған сөздерді айтады.

2-мысал.

Бірінші машинаның жылдамдығы v₁ км/с, екіншісінікі – v₂ км/с,екеуінің арасындағы арақашықтық s км. Егер машиналар әртүрлі бағытта қозғалса t сағатынан кейін екеуінің арақашықтығы қандай болады?

Шешуі

Есептің шартына байланысты ізделінетін арақашықтық s₁=s+(v₁+v₂)t (егер машиналар бастапқыда  әртүрлі бағытта қозғалса) немесе s₂=(v₁+v₂)t – s (егер машиналар бастапқыда бір-біріне қарама-қарсы қозғалса).

Программа берілген мәліметтерді енгізуді, формула бойынша ізделінетін  шаманы есептеуді және оны экранға  шығаруды ұйымдастырады. Программадағы  барлық шамалар - нақты типті.

 

Листинг 1. Екі машинаның  арақашықтығын табу программасы

Program Car;

Var v1,v2,t,s,s1,s2:real;

begin

write ('Машиналардың жылдамдықтарын,      арақашықтығын,

және уақытты енгізіңдер:');

readln (v1,v2,s,t);

s1:=s+(v1+v2)*t;

s2:=Abs ((v1+v2)*t-s);

writeln ('екеуінің арақашықтығы',s1:7:4,'км  немесе',S2:7:4,' км');

end.

3-мысал

Мына формула:

Z= +  
бойынша есептеу керек

Шешуі:

Листинг 2. Формула бойынша  есептеу

Program Expession;

Var t,k,m,l,x,y,z:real;

begin

write ('t,k,m,l,x,y:');

read (t,k,m,l,x,y);

z:=Sqr (t*t+k*k)/(Sqr(Sqr(m))-Exp(5*ln(l)))+

Sqrt(Abs((Sqrt(x)+y)/(12-Abs(x))+4));

writeln ('Өрнектің мәні:',z:12:6);

end.

Логикалық өрнек есептелу нәтижесінде true және false логикалық мәндерін қабылдайды. Логикалық өрнектің операндалары логикалық тұрақтылар, логикалық типтегі айнымалылар, қатынастар болуы мүмкін. Паскальда логикалық типтің идентификаторы:Boolean.

Логикалық амалдар. Паскалда жиі қолданылатын логикалық амалдар: NOT – терістеу, AND – логикалық көбейту, OR – логикалық қосу, XOR – немесе емес. Әртүрлі операндалардың мәндері үшін логикалық амалдардың нәтижелері   кестеде келтірілген. Қолданылған белгілер:Т- true, F- false.

 

A	B	Not A	A and B	A or B	A or B
T	T	F	T	T	F
T	F	F	F	T	T
F	F	T	F	F	F
F	T	T	F	T	T

Логикалық амалдардың үстемділік реті:

1) not ;  2) and;   3) or;    4) xor;

Логикалық өрнектердің мысалдары:

1) True ; 2) False; 3) A>B; 4) (A=B) and (C<=D).

Қатынас амалдарының (=, <>, >=, <=, <, >) логикалық амалдарға  қарағанда үстемділігі төмен, сол  себепті оларды  жақшаға алып жазу керек.

4-мысал.

Егер (х,у) координаталарымен  берілген нүкте штрихталған облыстың ішінде жатса, онда true, әйтпесе  – false мәнін шығаратын программа құру керек.

Шешуі:

Қарастырылып отырған  аймақ екі бөліктен тұрады, оның әрқайсысы теңсіздік жүйесімен  сипатталады.

1-ші бөлік: x<=0; x²+y²<=9; y>=-x-3;

2-ші бөлік: x>=0; x²+y²<=25;

(х,у)  координаталарымен  берілген нүкте  1-ші немесе 2-ші бөлікте жатса, онда ол штрихталған облыста жатады.

Программа нүкте координаталарын  енгізеді, нүктенің аймақта жататынын  анықтайтын логикалық өрнекті есептейді  және алынған логикалық мәнді  экранға шығарады [2].

Program Point;

Var x,y:real;l:boolean;

begin

  write ('x,y:'); read (x,y);

  L:=(x<=0) and (Sqr(x)+Sqr(y)<=9) and (y>=-x-3)

  or (x>=0) and (sqr(x)+Sqr(y)<=25);

  writeln (L);