Подпрограммы в языке Паскаль

Подпрограммы в Паскале

Процедуры и функции

Понятие подпрограммы

При разработке программ часто приходится описывать одни и те же действия, но при различных наборах исходных данных. Эти повторяющиеся вычисления выделяют в самостоятельную часть программы, которая может быть использована многократно.

Понятие подпрограммы

Автономная часть программы, реализующая определенный алгоритм и допускающая обращение к ней из различных участков основной программы, называется подпрограммой .

Подпрограммы оформляются в виде блоков, имеющих четко обозначенный вход и выход.

Виды подпрограмм

В Паскале имеется два вида подпрограмм – процедуры и функции .

Задача

Рассмотрим использование подпрограмм на примере решения следующей задачи:

Составить программу для вычисления площади четырехугольника, заданного длинами 4-х сторон и диагонали .

Задача

Мы видим, что диагональ делит выпуклый четырехугольник на два треугольника, к которым применима формула Герона:

S= √p∙(p-a)∙(p-b)∙(p-c) , поэтому, чтобы решить эту задачу достаточно вычислить площади треугольников, а потом их сложить

Задача

Простейшее решение – дважды выписать в программе операторы, задающие вычисления по этой формуле.

Однако, можно избежать этого повторения, если воспользоваться предоставляемой Паскалем возможностью использования подпрограммы.

Понятие подпрограммы-процедуры

Подпрограмма-процедура предназначена для выполнения законченной последовательности действий. Любая процедура оформляется аналогично основной программе, т.е. содержит заголовок, разделы описаний и операторов. В отличие от основной программы заголовок в процедуре обязателен.

Формат описания процедуры

Procedure ();

Раздел описаний

Begin

Тело процедуры

End ;

подпрограмма-процедура

Раздел описаний процедуры может содержать подразделы: метки, константы, типы, переменные, процедуры и функции. Раздел описаний в процедуре может отсутствовать.

При работе в программе с процедурами происходит разделение переменных на глобальные и локальные.

Глобальные переменные - это объявленные в разделе описания основной программы переменные, для которых память отводится на весь период выполнения программы.

Локальные переменные - это объявленные в разделе описания подпрограммы переменные, для которых память отводится только на период выполнения подпрограммы. Такие переменные не доступны для операторов основной программы.

Процедура без параметров

program z1;

var x,y,z,t,d,s1,s2,s,s4,a,b,c,p:real;

procedure tr1;

begin

p:=(a+b+c)/2;

s:=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));

end;

begin

writeln (' введите x,y,z,t,d');readln(x,y,z,t,d);

a:=x;b:=y;c:=d;tr1;s1:=s;

a:=z;b:=t;c:=d;tr1;s2:=s;

s4:=s1+s2;

write(s4)

end.

Второй способ решения задачи

Продемонстрированный способ использования процедуры не удобен из-за большого числа операторов присваивания, которые до обращения к процедуре определяют значения переменных a,b и c. Есть другой способ – описать процедуру с параметрами (аргументами).

Процедура с параметрами

program z2;

var x,y,z,t,d,s1,s2:real;

procedure tr2(var a,b,c,s:real);

var p:real;

begin

p:=(a+b+c)/2;

s:=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));

end;

begin

read(x,y,z,t,d);

tr2(x,y,d,s1);

tr2(z,t,d,s2);

write(s1+s2)

end.

Формальные параметры

Формальные параметры делятся на два вида: параметры-переменные и параметры-значения .

Параметры-переменные отличаются тем, что перед ними стоит служебное слово var . Они используются тогда, когда необходимо, чтобы изменения значений формальных параметров в теле процедуры приводили к изменению соответствующих фактических параметров.

Параметры-значения отличаются тем, что перед ними слово var не ставится. Внутри процедуры можно производить любые действия с параметрами-значениями, но все изменения никак не отражаются на значениях соответствующих фактических параметров, т. е. какими они были до вызова процедуры, такими же и останутся после завершения ее работы.

Формальные параметры

Если некоторый формальный параметр изображает результат выполнения процедуры (как, например, параметр s в рассмотренных нами вариантах решения задачи), то этот формальный параметр должен быть формальным параметром-переменной. Все формальные параметры, кроме тех, которые изображают результат выполнения процедуры, желательно объявлять в программах формальными параметрами-значениями, т. е., например

procedure tr 3 (a,b,c:real ; var s:real);

Подпрограмма-функция

В Паскале, помимо процедур, разрешены похожие на них конструкции, которые называют функциями .

Подпрограмма-функция предназначена для вычисления какого-либо параметра.

У этой подпрограммы два отличия от процедуры.

Первое отличие функции в её заголовке. Второе отличие заключается в том, что в теле функции хотя бы один раз имени функции должно быть присвоено значение.

): ; Раздел описаний Begin Тело функции, в котором обязательно должно быть присваивание имя_функции:= значение End ; " width="640"

Формат подпрограммы-функции

Function (список формальных параметров ): ;

Раздел описаний

Begin

Тело функции, в котором обязательно должно быть присваивание

имя_функции:= значение

End ;

Формат подпрограммы-функции

Для вызова функции из основной программы или другой подпрограммы следует выражение, где необходимо использовать значение функции, указать её имя со списком фактических параметров, которые должны совпадать по количеству и типам с формальными параметрами функции.

Решение задачи с использованием подпрограммы-функции

Решим нашу задачу третьим способом, а именно с использованием подпрограммы-функции. В этом случае вычисляемое значение площади треугольника мы описываем как некоторую функцию tr4 .

Относительно параметров функций имеется полная аналогия с параметрами процедур.

Описания функций, как и описания процедур, располагаются в программе после совокупности описания переменных.

Подпрограмма-функция

program z3;

var x,y,z,t,d:real;

function tr 4 (a,b,c:real):real;

var p:real;

begin

p:=(a+b+c)/2;

tr 4 :=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));

end;

begin

read(x,y,z,t,d);

write(tr4(x,y,d)+tr4(z,t,d))

end.

Рекурсия

Подпрограммы в Паскале могут обращаться к самим себе. Такое обращение называется рекурсией. Объект, который частично определяется через самого себя, называется – рекурсивным.

1 " width="640"

Использование рекурсии при решении задач

Некоторые задачи являются рекурсивными по своему определению, поэтому рекурсивные алгоритмы –это точные копии с соответствующего определения. Такова, например, задача вычисления факториала натурального числа

Для того, чтобы вычислить N! , надо знать значение (N-1)! , т. е.

1 , при N=1

N!= N ∙(N-1)! , при N1

Использование рекурсии при решении задач

Для вычисления факториала числа k составим программу с использованием

подпрограммы-функции рекурсивного вида.

Использование рекурсии при решении задач

Var k:integer; a:longint;

Function fact (n:integer):longint;

Begin

If n=1 then fact:=1 else fact:=n*fact(n-1);

End;

Begin

Write('k=');

Readln(k);

a:=fact(k);

Writeln('a=',a)

End.

Вычисление факториала без использования рекурсии

Пусть нам дана следующая задача:

Составить программу для вычисления выражения:

Здесь вычисление факториала повторяется трижды, и поэтому,можно воспользоваться подпрограммой-функцией.

Вычисление выражения без использования рекурсии

Var a,b,c:integer; d:real;

function fact (x: integer):integer;

Var I,p:integer;

begin

p:=1;

for I:=1 to x do p:=p*I; fact:=p;

end;

begin read(a,b,c);

if (fact(c)0)and (fact(b+c)0) then

begin

d:= (fact(a)+fact(b))/fact(c) + fact(a)/fact(b+c);

writeln (d:8:2);

end else writeln('деление на ноль');

end.

Вычисление выражения с использованием рекурсии

Var a,b,c:integer; d:real;

Function fact (n:integer):longint;

Begin

If n=1 then fact:=1 else fact:=n*fact(n-1);

End;

B egin read(a,b,c);

if (fact(c)0)and (fact(b+c)0) then

begin

d:= (fact(a)+fact(b))/fact(c) + fact(a)/fact(b+c);

writeln (d:8:2);

end

else writeln('деление на ноль');

end.

Еще одна задача с использованием рекурсии

Возьмем другую задачу:

Составить программу для перевода десятичного числа в двоичную систему счисления

Решим ее с использованием рекурсивной подпрограммы-процедуры

1 then dd(ndiv2); Write(nmod2) End; Begin Writeln(‘k=‘);readln(k); dd(k);writeln End. " width="640"

Еще одна задача с использованием рекурсии

Program perevod;

Var k:longint;

Procedure dd(n:longint);

Begin

If n1 then dd(ndiv2);

Write(nmod2)

End;

Begin

Writeln(‘k=‘);readln(k);

dd(k);writeln

End.

Подведем итог сказанному:

Таким образом, мы теперь имеем возможность использовать подпрограммы при решении задач, которые не только улучшают структуру и внешний вид программы, но и уменьшают вероятность ошибок, а также облегчают отладку.