Процедуры и функции в языке паскаль — Мир ПК

Процедуры и функции в языке паскаль

В языке Паскаль, как и в большинстве языков программирования, предусмотрены средства, позволяющие оформлять вспомогательный алгоритм как подпрограмму. Это бывает необходимо тогда, когда какой-либо подалгоритм неоднократно повторяется в программе или имеется возможность использовать некоторые фрагменты уже разработанных ранее алгоритмов. Кроме того, подпрограммы применяются для разбиения крупных программ на отдельные смысловые части в соответствии с модульным принципом в программировании.

Для использования подалгоритма в качестве подпрограммы ему необходимо присвоить имя и описать алгоритм по правилам языка Паскаль. В дальнейшем, при необходимости вызвать его в программе, делают вызов подпрограммы упоминанием в нужном месте имени соответствующего подалгоритма со списком входных и выходных данных. Такое упоминание приводит к выполнению входящих в подпрограмму операторов, работающих с указанными данными. После выполнения подпрограммы работа продолжается с той команды, которая непосредственно следует за вызовом подпрограммы.

В языке Паскаль имеется два вида подпрограмм — процедуры и функции.

Процедуры и функции помещаются в раздел описаний программы. Для обмена информацией между процедурами и функциями и другими блоками программы существует механизм входных и выходных параметров. Входными параметрами называют величины, передающиеся из вызывающего блока в подпрограмму (исходные данные для подпрограммы), а выходными — передающиеся из подрограммы в вызывающий блок (результаты работы подпрограммы).

Одна и та же подпрограмма может вызываться неоднократно, выполняя одни и те же действия с разными наборами входных данных. Параметры, использующиеся при записи текста подпрограммы в разделе описаний, называют формальными, а те, что используются при ее вызове — фактическими.

Описание и вызов процедур и функций

Структура описания процедур и функций до некоторой степени похожа на структуру Паскаль-программы: у них также имеются заголовок, раздел описаний и исполняемая часть. Раздел описаний содержит те же подразделы, что и раздел описаний программы: описания констант, типов, меток, процедур, функций, перменных. Исполняемая часть содержит собственно операторы процедур.

Формат описания процедуры имеет вид:

Формат описания функции:

Формальные параметры в заголовке процедур и функций записываются в виде:

и отделяются друг от друга точкой с запятой. Ключевое слово var может отсутствовать (об этом далее). Если параметры однотипны, то их имена можно перечислять через запятую, указывая общее для них имя типа. При описании параметров можно использовать только стандартные имена типов, либо имена типов, определенные с помощью команды type.Список формальных параметров может отсутствовать.

Вызов процедуры производится оператором, имеющим следующий формат:

Список фактических параметров — это их перечисление через запятую. При вызове фактические параметры как бы подставляются вместо формальных, стоящих на тех же местах в заголовке. Таким образом происходит передача входных параметров, затем выполняются операторы исполняемой части процедуры, после чего происходит возврат в вызывающий блок. Передача выходных параметров происходит непосредственно во время работы исполняемой части.

Вызов функции в Турбо Паскаль может производиться аналогичным способом, кроме того имеется возможность осуществить вызов внутри какого-либо выражения. В частности имя функции может стоять в правой части оператора присваивания, в разделе условий оператора if и т.д.

Для передачи в вызывающий блок выходного значения функции в исполняемой части функции перед возвратом в вызывающий блок необходимо поместить следующую команду:

При вызове процедур и функций необходимо соблюдать следущие правила:

• количество фактических параметров должно совпадать с количеством формальных;
• соответствующие фактические и формальные параметры должны совпадать по порядку следования и по типу.

Заметим, что имена формальных и фактических параметров могут совпадать. Это не приводит к проблемам, так как соответствующие им переменные все равно будут различны из-за того, что хранятся в разных областях памяти. Кроме того, все формальные параметры являются временными переменными — они создаются в момент вызова подпрограммы и уничтожаются в момент выхода из нее.

Рассмотрим использование процедуры на примере программы поиска максимума из двух целых чисел.

Аналогичную задачу, но уже с использованием функций, можно решить так:

Волгоградский государственный педагогический университет
Кафедра алгебры, геометрии и информатики

Урок 13. Процедуры и функции в Pascal. Часть 2

Итак, сегодня мы с вами на learnpascal.ru продолжаем изучать функции и процедуры — важнейшую часть структурного программирования. В этом уроке мы рассмотрим только процедуры и функции. И даже не будем практиковаться, оставим это для последующих уроков.

Структура программы.

Программы на языке Паскаль состоят из заголовка программы, раздела описаний и тела программы. Раздел описаний может включать следующие подразделы: меток, констант, типов, переменных, процедур и функций. Последовательность подразделов в структуре программы произвольная, но естественно, что если вводится переменная нового типа, заданного в Туре, то подраздел Туре предшествует подразделу Var. Принцип нашего языка программирования «то, что используется, должно быть описано» сохраняется и для раздела описаний.

Структура процедуры и функции

Структура процедуры.

До этого момента времени мы использовали из раздела описаний только описание переменных и типов. На этом занятии мы начнем изучать процедуры. Структура процедуры повторяет структуру программы. Отличия выделены «полужирным» шрифтом.

Напишу простую программу с процедурой, складывающей два числа.

Итак, что вы видите? Точнее, что вам не понятно в данной программе? Я думаю, что вы не можете понять, почему перед z стоит var, а перед x, y — нет. Но всему свое время.

Обратимся к примеру, приведенному на рисунке выше. Слева приведен фрагмент текста основной программы, справа — процедура. Как только в теле программы объявляется имя процедуры с параметрами, выполнение «главного» тела прекращается, и управление вычислительными процессами передается процедуре. После выполнения процедуры осуществляется возврат на оператор основной программы, следующий за вызовом процедуры.

Немножко теории:
В любой программе все переменные делятся на два типа: локальные и глобальные. В нашей программы переменные а, b, с — глобальные, а х, у, z — локальные. Глобальные переменные — это переменные из раздела описаний основной части программы, а локальные — из раздела описаний процедур и функций. Локальные переменные существуют только в течение времени работы процедуры, определяются (создаются) при её вызове и исчезают после завершении работы процедуры.

В программе определены переменные a, b, c. В процедуре x, y, z — её параметры, и они являются переменными процедуры. Причем между х, у и z существует большая разница.

Поясню ее очередным рисунком.

Параметры.

При описании процедуры указывается список формальных параметров. Каждый параметр является локальным по отношению к описываемой процедуре, к нему можно обращаться только в пределах данной процедуры (в нашем примере х, у, z — формальные параметры). Фактические параметры — это параметры, которые передаются процедуре при обращении к ней (а, b, с — фактические параметры). Число и тип формальных и фактических параметров должны совпадать с точностью до их следования.

Параметры-значения.

Другими словами, передача параметров по значению. Копия фактического параметра становится значением соответствующего формального параметра. Внутри процедуры можно производить любые действия с данным формальным параметром (допустимые для его типа), но эти изменения никак не отражаются на значении фактического параметра, то есть каким он был до вызова процедуры, то таким же и останется после завершения ее работы (х, у — параметры-значения).

Параметры-переменные.

Другими словами, передача параметров по ссылке. Это те формальные параметры, перед которыми стоит идентификатор var. Передается адрес фактического параметра (обязательно переменной), после этого формальный
параметр становится его синонимом. Любые операции с формальным параметром выполняются непосредственно над фактическим параметром.

Структура функции

Функция выглядит почти так же, как и процедура. Почти единственное отличие в том, что заголовок функции начинается с ключевого слова Function и кончается типом возвращаемого данной функцией значения.

Кроме того, в теле функции обязательно должен быть хотя бы один оператор присваивания, где в левой части стоит имя функции или переменная result, а в правой — ее значение.

Небольшое послесловие:

Каждая процедура должна иметь одну точку входа и одну точку выхода (то есть использование goto, break, exit нежелательно), использование глобальных переменных в процедуре следует свести к минимуму, взаимодействие с процедурой должно осуществляться (по возможности) только через параметры.
Постепенно вы должны отказаться от технологии неструктурированного программирования. Сегодня мы с вами осваиваем структурную технологию разработки программ, при этом на каждом этапе текущая задача разбивается на ряд подзадач, определяя тем самым некоторое количество отдельных подпрограмм. Концепция процедур и функций — один из механизмов второго витка развития технологий программирования, а именно, структурного проектирования.

Язык программирования TurboPascal

Turbo Pascal. Процедуры и функции

Процедуры и функции являются важным инструментом большинства языков программирования. С их помощью можно часто встречающиеся фрагменты программы, одинаковые по выполняемым действиям, но различающиеся только значениями исходных данных, скомпоновать в группу операторов. Для эффективного программирования подобных повторений фрагментов в языках программирования введено понятие подпрограммы.

Подпрограмма – это группа операторов, оформленная как самостоятельная программная единица.

Подпрограмма записывается однократно в определенной части программы, а затем в нужных местах программы обеспечивается обращение к ней. При обращении к подпрограмме ей передаются исходные данные, а после выполнения операторов подпрограммы в основную программу передаются результаты расчетов.

Использование процедур и функций позволяет: сократить объем программы, улучшить структуру программы с точки зрения ее читаемости, уменьшить вероятность ошибок и облегчает процесс создания и отладки программы.

В языке Турбо Паскаль подпрограммы реализуются в виде процедур и функций

Процедуры

Для использования процедуры в программе необходимы:

• описание процедуры;
• вызов процедуры.

Описание процедуры содержит информацию для компилятора об объектах, используемых в процедуре, а также алгоритм решения задачи процедурой.

Вызов процедуры приводит к выполнению операторов, составляющих тело процедуры.

Описание процедуры

Процедура в Турбо Паскале имеет структуру, подобную структуре программы.

Структура описания процедуры имеет следующий вид:

объявление меток;
Const	объявление констант;
Type	объявление типов;
Var	объявление переменных;
procedure	описание процедур и функций, входящих в данную процедуру (внутренние процедуры и функции);
function
Begin
Тело процедуры	операторы процедуры;
End;	точка с запятой «;» ставится всегда

Таким образом, процедура состоит из:

• заголовка;
• раздела описаний;
• раздела операторов.

Заголовок процедуры в отличие от заголовка программы не может быть опущен.

Формат заголовка

где Procedure – зарезервированное слово;

имя – имя процедуры, определяемое в соответствии с общими правилами построения идентификаторов;
– перечень идентификаторов для обозначения исходных данных и результатов работы процедуры с указанием их типа.

Параметры в списке заголовка процедуры отделяются друг от друга точкой с запятой «;». Если параметры являются однотипными, их можно объединить и записать через запятую. Например:

Здесь SUMMA имя процедуры, a,b,i,n формальные параметры процедуры.

Раздел описаний процедуры содержит объявление меток, констант, типов переменных и внутренних процедур и функций, используемых в разделе операторов процедуры.

Раздел операторов ограничен операторными скобками BEGIN и END . При описании процедуры после END всегда ставится точка с запятой «;».

Вызов процедуры

Если процедура объявлена, то в программе ее можно использовать многократно, просто задавая ее имя и, если необходимо, список аргументов, т.е. вызов происходит с помощью оператора вызова:

где – имя процедуры, к которой происходит обращение;

– перечень конкретных значений (выражений) и имен, подставляемых на место формальных параметров процедуры при ее выполнении.

При описании подпрограмм и вызова их используются понятия формальных и фактических параметров.

Параметры, указываемые в заголовке процедуры при ее описании, называются формальными параметрами. Параметры, указываемые при вызове процедуры, называются фактическими параметрами.

Формальные параметры – это параметры, определяющие тип и место подстановки реальных объектов при вызове процедуры.

При вызове процедуры формальные параметры, указанные в ее заголовке, заменяются на фактические параметры в порядке их следования. Число и тип формальных и фактических параметров должен обязательно совпадать.

ЗАДАЧА 1. Ввести с клавиатуры 15 вещественных чисел в массив и найти сумму этих чисел с помощью процедуры.

ЗАДАЧА 2. Найти наибольший элемент массива и определить его номер. Количество элементов массива и их значения ввести с клавиатуры. Оформить ввод данных, поиск наибольшего элемент массива и определение его номера с помощью процедур.

Функции

Подпрограмма-функция предназначена для вычисления одного параметра. У функции два основных отличия от процедуры:

Первое отличие в заголовке. Он состоит из слова Function , за которым следует имя функции, затем в круглых скобках список формальных параметров, затем через двоеточие записывается тип функции, т.е. тип возвращаемого параметра. Функция может возвращать типы вещественные, порядковые и строковые.

Второе отличие в том, что процедура может иметь несколько выходных параметров-результатов, а функция только одно значение, передаваемое через ее имя. Именно этим объясняется то, что в теле функции хотя бы один раз имени функции должно присваиваться вычисленное значение.

Структура функции такая же, как и структура процедуры.

Заголовок функции имеет вид:

Function – служебное слово;

– имя функции, определяемое в соответствии с общими правилами построения идентификаторов;

– перечень имен для обозначения исходных данных и результатов работы процедуры с указанием их типов.

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

ЗАДАЧА 3. Ввести с клавиатуры 15 вещественных чисел в массив и найти сумму этих чисел с помощью функции.

Урок по теме: «Процедуры и функции в Pascal»

образовательная

сформировать у учащихся единую систему понятий, связанных с понятиями процедуры и функции;

научить применять подпрограммы в решении задач на Паскале, а также научить понимать кокой вид подпрограммы необходим при решении определенной задачи;

показать основные приемы использования подпрограмм;

воспитательная

воспитать аккуратность, внимание, организованность;

культура вычислительных навыков;

развивающая развить логическое мышление, алгоритмической культуры учащихся;

развить знания и умения составлять и отлаживать подпрограммы на языке Паскаль.

знать правила записи процедур без параметров и с параметрами;

знать правила записи функций;

уметь применять процедуры и функции при решении простых задач.

Ход урока

I. Орг. момент

II. Вступление. Актуальность

Выдать задание на листочках ( Приложение 1 ). Найти повторы.

Иногда в разных местах программы приходится выполнять практически одни и те же последовательности действий с разными исходными данными. Такие последовательности действий можно оформить в виде так называемых подпрограмм (от англ, subroutine) – сгруппировать операторы в блок, к которому можно обратиться по имени, причем неоднократно.

Подпрограммы сокращают текст программы, существенно уменьшают время их исполнения, облегчают жизнь программистам, которые могут создавать программы модульно, т. е. собирая сложную программу из законченных кусочков более простых составляющих. Это позволяет группе программистов создавать большие программы, а группе школьников разрабатывать и реализовывать какие-либо глобальные проекты

Подпрограммы делятся на процедуры и функции.

Встроенные (стандартные) процедуры и функции являются частью языка и могут вызываться по имени без предварительного описания. Например, abs, sqrt, ln, sin…- функции (возвращают результат), readln, write… – процедуры (не возвращают результат). Их наличие существенно облегчает разработку прикладных программ. Однако в большинстве случаев некоторые специфичные для данной программы действия не находят прямых аналогов в библиотеках Turbo Pascal, и тогда программисту приходится разрабатывать свои нестандартные процедуры и функции.

III. Объяснение нового материала

Процедуры пользователя пишутся самим программистом в соответствии с синтаксисом языка в разделе описания подпрограмм.

Структура процедуры повторяет структуру программы, это «программа в миниатюре» — она также представлена заголовком и телом.

Заголовок состоит из зарезервированного слова procedure, идентификатора (имени) процедуры.

VAR … // раздел описания переменных главной программы

//тело главной программы

Вызов процедуры для последующего выполнения записывается в теле главной программы.

Пример 1. Программа вычисления площади и периметра.

Открыть в Паскале файл ( Приложение 2 ). Оформим повторяющуюся часть программы в виде процедуры (программа внутри главной программы).

write(‘Введите стороны a, b: ‘);

Вызов в нужном месте:

При вызове процедуры работа главной программы приостанавливается и начинает выполняться вызванная процедура. Когда процедура выполнит свою задачу, программа продолжится с оператора, следующего за оператором вызова процедуры.

Т.е. мы “научили” ПК новой команде tx. Ею можно пользоваться только в этой программе и, причем, много раз. ( Приложение 3 )

Достоинства подпрограмм:

• Программы, написанные с участием подпрограмм, легче тестировать и отлаживать, у них более четкая логическая структура.
• Самостоятельный характер подпрограмм позволяет поручать их составление различным программистам. Так осуществляется разделение работы по программированию и, тем самым, ускоряется ее завершение;
• Использование подпрограмм позволяет экономить память. Память для хранения переменных, использующихся в подпрограмме, выделяется только на время ее работы и высвобождается, как только ее выполнение заканчивается.

Пример 2. Пользователь вводит две стороны трех прямоугольников. Вывести их площади.

Можно решить задачу так:

writeln(‘Введите a и b:’);

Хорошим стилем программирования считается использование процедур. Необходима процедура, которая будет вычислять площадь прямоугольника. Вот как схематично будет выглядеть главная программа:

текст

Процедура текста уже есть (см пример1). Создадим вторую процедуру, которая вычисляет площадь. Но для того чтобы вычислить S, надо знать 2 стороны, поэтому процедуре надо показать какие стороны она должна перемножать.

procedure pl (c,d: integer);

writeln(‘площадь прямоугольника со сторонами ’,c, ‘ ‘ ,d, ‘=‘,S);

Параметр – это переменная, которой присваивается некоторое значение. Существуют формальные параметры, определенные в заголовке подпрограммы, и фактические параметры – выражения, задающие конкретные значения при обращении к подпрограмме.

Процедура выполнится, если вызвать ее по имени и указать фактические параметры, отделенные друг от друга запятыми и заключенных в круглые скобки:

pl(4,5);

Фактические параметры должны совпадать по типу и количеству с формальными.

Итак, главная программа:

Замечание. При решении этой задачи необходимо проверять введенные пользователем числа (они не должны быть отрицательными, иначе работа программы прервется).

Составим процедуру проверки:

procedure error (f,g:integer);

Итак формат процедуры:

Procedure (формальные параметры);

Пример 3. Составить программу обмена местами двух чисел с=5 и d=7.

procedure obmen ( a,b:integer);

writeln (‘Введите 2 числа: ‘);

После запуска программы видно, что поменялись местами формальные параметры (в процедуре), а фактические (которые используются в лавной программе) – не поменялись. Рассмотрим рисунок, на котором приведена часть оперативной памяти:

1) при вызове процедуры obmen с двумя параметрами 5 и 7, в переменные a и b помещаются тоже числа 5 и 7 соответственно:

2) далее в процедуре осуществляется перестановка значений ячеек памяти a и b:

3) но в переменных c и d данные не поменялись, т.к. они находятся в других ячейках памяти.

Для того чтобы переменные c и d, a и b ссылались на одни и те же ячейки памяти (если изменятся значения a и b, то изменятся значения и c, d) необходимо при описании формальных параметров, перед нужными переменными добавить слово VAR:

procedure obmen (var a,b:integer);

Измените программу obmenDan:

ошибка из-за var. Числа – константы, которые нельзя изменять в процедуре.

Пример 4. Найти площадь круга с использованием процедуры, которая производит только вычисление, но не отображает результат на экране.

procedure circle (r:real);

Процедура должна возвращать результат:

procedure circle (r:real; var S:real);

readln(a, e);

Замечание: Переменная в процедуре S используется для возвращения результатов работы процедуры в основную программу. При ее изменении, изменяется и фактический параметр в вызывающей программе, т.е. переменная e.

Чаще для этого в Паскале вместо процедур используют функции (подпрограммы, которые что-то возвращают).

Функция аналогична процедуре, но имеются два отличия.

• Функция передает в программу результат своей работы – единственное значение, носителем которого является имя своей функции.
• Имя функции может входить в выражение как операнд. Функция возвращает результат в точку своего вызова.

Например, sqr(x) – возведет в квадрат значение х и возвратит в точку вызова вычисленное значение квадрата числа х: y:=sqr(x);

Функция, определенная пользователем, состоит из заголовка и тела функции. Тело функции по структуре аналогично программе. Описание меток, констант, типов и т.д. действительны только в пределах данной процедуры.

Function (формальные параметры) : ;

В разделе операторов должен находиться хотя бы один оператор, присваивающий имени функции значение. В точку вызова возвращается результат последнего присваивания.

Пример 5. Переделаем задачу о площади круга.

function circle (r:real): real;

a:=circle(5); (ОБЯЗАТЕЛЬНО присваиваем)

Используем функцию нахождения факториала, т.к подаем на вход и получаем результат.

function fact (a:integer): integer;

В строке fact:=fact*I;

компилятор найдет ошибку, т.к fact должна вызываться с параметрами. Поэтому обячно вводят дополнительную переменную, в которую помещают результат. А потом в переменную fact присваивают этот результат:

var sum,n,j: integer;

function fact (a: integer): integer;

IV. Итог урока

В данное время процесс программирования превращается в промышленное изготовление программ на основе технологий программирования. Большинство специалистов придерживаются точки зрения, что метод нисходящего проектирования программ наиболее удобен для решения сложных проблем. Cначала задача определяется в общих чертах, затем происходит постепенное уточнение ее структуры. На очередном шаге каждая подзадача, в свою очередь, разбивается на ряд других. Решение отдельного фрагмента сложной задачи представляет собой самостоятельный программный блок – подпрограмму.

V. Домашнее задание

Решить задачи (письменно):

1. Составить процедуру, которая во введенной строке заменяет все буквы a на *.
2. Даны два предложения. Найти общее количество букв “н” в них. (Определить функцию для расчета количества букв “н” в предложении.)