Интегрированная инструментальная оболочка языка программирования Турбо Паскаль

ВВЕДЕНИЕ

Данные методические указания к лабораторным работам являются первой частью по курсу "Основы алгоритмизации и программирование". Они имеют цель дать обучающимся основные навыки по поэтапному решению задач на ЭВМ с использованием инструментальной системы программирования: составление алгоритма, составление программы, ввод и отладка программы с получением конечного результата.

При выполнении лабораторных работ используется язык программирования Турбо Паскаль, поэтому предусмотрено и знакомство с интегрированной инструментальной оболочкой, в частности с редактором текста и командами самой оболочки.

В качестве аппаратного средства для практического освоения программирования с использованием интегрированной инструментальной оболочки предусматривается работа на наиболее распространенных в настоящее время IBM-совместимых персональных компьютерах.

Методические указания предназначены для студентов факультета автоматиза­ции и вычислительной техники, и могут быть использованы студентами других специальностей для выполнения лабораторных работ по курсу "Основы алгоритмизации и программирование".

Общие положения

Решение задачи на ЭВМ состоит из четырех этапов:

1. Постановка задачи.

2. Составление алгоритма.

3. Составление программы.

4. Ввод и отладка программы.

То есть, прежде чем приступать к непосредственному составлению программы или написанию последовательности операторов языка, необходимо отчетливо представить себе ход процесса вычислений, ту последовательность действий, которую должна реализовать программа. Первый этап не поддается строгой формализации и может быть достаточно сложным для больших задач, но в лабораторных работах постановка задачи приводится в самом задании.

Строгое представление последовательности действий, то есть алгоритм, наибо­лее удобно изображать графически с помощью блок-схем или граф-схем, хотя его можно представлять и другими способами, например словесно. На этапе обучения программированию использование детализированных блок-схем является обязательным.

Блок-схемы представляют собой набор элементов, называемых блоками, соеди­ненных линиями или стрелками. Они отражают последовательность выполнения действий, определяемых каждым блоком. В этом случае выполнение схем алгоритмов строго регламентировано и должно соответствовать международным стандартам.

Линии, указывающие последовательность перехода от блока к блоку, называемые линиями потока, и линии контуров блоков должны иметь одинаковую толщину. Основное направление потока информации идет сверху вниз и слева направо, здесь стрелки на линиях не указывают. В остальных случаях наличие стрелок обязательно.

Блоки можно нумеровать. Тогда порядковые номера проставляются в верхней левой части блока в разрыве его контура. Если блоков много, то поле листа можно разбить на зоны наподобие географических карт. Зоны обозначаются по горизонтали арабскими цифрами слева направо в верхней части листа, по вертикали прописными буквами латинского алфавита сверху вниз в левой части листа. Каждый блок имеет свою зону и соответствующий номер.

Для представления широкого класса алгоритмов достаточно следующих основных типов блоков.

1. Блок начала программы, Пуск, представляет собой овал с выходящей из него линией . В овале может быть приведена вспомогательная или поясняющая информация. Аналогично блок окончания программы, Останов (рис.1.1).

Рис.1.1. Пример блоков Пуск-останов.

2. Вычислительный блок, Процесс, изображаемый прямоугольником с входящей и исходящей стрелками (рис.1.2). В блоке указывается (с различной степенью детализации) последовательность реализуемых действий.

Рис.1.2. Пример блоков Процесс.

3. Блоки ввода и вывода информации, Ввод-вывод, изображаются параллелограммом с входящей и исходящей стрелками. Это относится к любым носителям информации (рис.1.3). В блоке указываются вводимые или выводимые данные.

Рис.1.3 Пример блоков Ввод-вывод.

4. Логический блок, Решение, изображаемый в виде ромба с одной входящей и двумя или несколькими выходящими стрелками (рис.1.4). Внутри ромба помещается текст логического вопроса, допускающего или двоичный ответ (да/нет), или несколько вариантов выбора. В любом случае над стрелками пишутся условия прохождения по этой ветви.

рис.1.4 Пример блоков Решение.

5. Специально для отображения циклических структур введен блок заголовка цикла, Модификация, после которого идут блоки внутрицикловых операций (рис.1.5). С последнего блока линия потока должна возвращаться на заголовок цикла. Вторая линия из блока выходит по условию окончания цикла.

Рис.1.5. Пример блоков Модификация.

6. Если модуль или подпрограмма составлены и описаны отдельно, то используется блок Предопределенный процесс. В нем указывается название подпрограммы или программного модуля.

Рис.1.6. Пример блоков Предопределенный процесс.

7. Для пояснения отдельных блоков, их групп и линий потока используются комментарии. Они записываются справа от блоков и соединяются с ними пунктирной линией. В комментариях может находиться любая поясняющая информация.

Рис.1.7. Пример комментария.

8. При большом количестве блоков или линий связи линии потока можно прерывать, используя Соединители, изображаемые в виде круга. Внутри круга ставятся цифры или комбинации букв и цифр, но одинаковые в начале и в конце обрыва линии потока.

Рис.1.8. Пример соединителей.

Использование этих блоков позволяет наглядно представить алгоритм вычислений. Всего же ГОСТ 19002-80 и ГОСТ 19003-80 устанавливает для изображения схем алгоритмов и программ 42 символа. Из них 30 обязательных, а 12 рекомендуемых.

В качестве примера приведем блок-схему алгоритма определения максимального элемента из матрицы размером 20x30.

После того, как составлена блок-схема алгоритма, можно писать программу на любом языке программирования, подходящем для данной области. Для научно-технических задач это такие языки, как Паскаль, Фортран, ПЛ/1, Модула-2, Бейсик и другие. В данном курсе используется язык программирования Турбо Паскаль для IBM-совместимых компьютеров.

Рис.1.8. Пример алгоритма.

Интегрированная инструментальная оболочка языка программирования Турбо Паскаль

Турбо Паскаль является расширением стандартного языка программирования Паскаль, поэтому все программы, написанные на языке Паскаль, будут выполняться и на Турбо Паскале.

Хотя язык Паскаль является относительно старым языком программирования, созданным Никлаусом Виртом в 1968 году специально для обучения студентов программированию, но с появлением персональных компьютеров он получил широкое распространение не только в образовательной сфере, но и при решении различных прикладных задач. В 1983 году появилась первая версия Турбо Паскаля, предназначенная для IBM-совместимых компьютеров. С тех пор язык Турбо Паскаль непрерывно совершенствовался фирмой Borland International. В 1992 году была представлена очередная версия языка Турбо Паскаль 7.0, работа с которой и будет здесь рассмотрена.

После того, как программа составлена, ее необходимо ввести в компьютер. Здесь мы и сталкиваемся с инструментальным пакетом программ Турбо Паскаль. Этот пакет содержит не только транслятор с языка Турбо Паскаль, но и редактор текста, инструментальную оболочку, отладчик, обширные библиотеки программ под DOS и Windows, драйвера видеоадаптеров и памяти, и многое другое, например, программы примеров объектно - ориентированного программирования.

Для связи основных из этих программ в единое целое, создания удобного и наглядного интерфейса предназначена интегрированная инструментальная оболочка, иначе называемая интегрированной средой разработки (Integrated Development Environment, IDE, в дальнейшем именуемая ИИО).

Вызов ИИО осуществляется посредством активизации файла TURBO.EXE. Если используется программная оболочка, например Norton Commander, то это возможно сделать тремя способами. Первый вариант заключается в переводе маркера на этот файл и нажатии клавиши "Enter", но для этого необходимо знать, в каком каталоге находится этот файл и на каком устройстве. Наиболее просто вызвать ИИО двумя следующими способами.

1. Если создается новая программа, то, войдя в рабочий каталог, набирают в командной строке DOS команду

TURBO

запускающую ИИО. Для этого в файле AUTOEXEC.BAT должен быть указан путь доступа.

2. Если файл с требуемым именем и расширением PAS уже создан, то его можно промаркировать и нажать "Enter". При наличии в файле расширений записи о программе - обработчике, автоматически вызовется ИИО с уже загруженным указанным текстовым файлом.

В любом случае через некоторое время появится основной экран ИИО, состоящий из трех частей: строки меню, рабочей зоны и строки состояния.

Строка состояния, находящаяся в нижней части экрана, демонстрирует некоторые из часто используемых операций ИИО и комбинации клавиш для их быстрого вызова, которые позволяют выполнить соответствующие операции, минуя стандартную процедуру их вызова через меню.

Примечание. В англоязычной литературе для комбинации клавиш, позволяющих быстро вызвать часто используемую последовательность действий, существует общепринятый термин Hot Keys горячие клавиши.

При начальном запуске ИИО в рабочей зоне открыто одно окно с номером 1 в правом верхнем углу и с заголовком NONAME00.PAS. В дальнейшем, после записи программы на диск, стандартный заголовок заменится на имя программы, данное ей при записи. В этой зоне набирается, просматривается и корректируется текст програм­мы с помощью встроенного редактора текста, команды которого похожи на команды редактора WordStar. Для освоения редактора текста можно использовать приложение Б, в котором дана краткая справка по командам редактора, либо использовать справочную подсистему Help ИИО.

Мигающий курсор указывает то место на экране, в котором будет появляться текст. Ввод каждой новой строки заканчивается нажатием клавиши Enter. Компилятор не различает прописные и строчные буквы, поэтому все равно, в каком регистре набираются латинские буквы, так, следующие строки будут эквивалентными:

Program A;

PROGRAM a;

PrOgRaM a;

Набирая текст, особое внимание необходимо обращать на точное воспроизведение всех знаков: точек, точек с запятой, апострофов, пробелов, так как компилятор очень чувствителен к мелочам подобного рода.

Строка меню активизируется клавишей F10 и состоит из 10 пунктов, которые, в свою очередь, разворачиваются в спускающиеся подменю:

File позволяет выполнять все основные операции с файлами: создавать новые, загружать имеющиеся, сохранять созданные и отредактированные файлы, выводить на принтер содержимое этих файлов, заканчивать сеанс с ИИО и так далее.

Edit дает возможность выполнять основные операции редактирования текста.

Search позволяет осуществлять поиск фрагментов текста и при необходимости производить замену найденного фрагмента новым.

Run позволяет запускать программу, находящуюся в рабочей зоне, а так же при необходимости пошагово выполнять данную программу или ее часть. Если были внесены изменения в программу, то при запуске она автоматически зано­во компилируется.

Compile возможно осуществить компиляцию программы, которая находится в рабочей зоне, без ее выполнения.

Debug содержит команды, облегчающие процесс поиска ошибок в программе: расстановка точек остановки, визуализация окна отладки, окна регистров, окна выходных результатов и так далее.

Tools дает возможность выполнять некоторые программы, не выходя из ИИО.

Options здесь находятся команды, позволяющие установить необходимые для работы параметры компилятора и ИИО.

Window позволяет выполнять все основные операции с окнами (хотя их гораздо удобнее выполнять с помощью мыши): открывать, закрывать, перемещать, изменять размер.

Help позволяет получить имеющуюся в системе справочную информацию.

Система меню позволяет выполнять практически все команды ИИО и интегри­рованных программ и выполнена в соответствии со стандартом SAA (Turbo Vision).