Цель урока
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.
Учащиеся должны:
- 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
procedure ИмяПроцедуры;
var …
begin
…
end;
begin
//тело главной программы
end.
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).
{***Вычисление****}
procedure tx;
begin
writeln;
writeln('Вычисление: ');
write('Введите стороны a, b: ');
end;
{*******************}
Вызов в нужном месте:
tx;
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:
for i:=1 to 3 do
begin
writeln(‘Введите a и b:’);
readln(a,b);
writeln(‘Площадь=’,a*b);
end;
Хорошим стилем программирования считается использование процедур. Необходима процедура, которая будет вычислять площадь прямоугольника. Вот как схематично будет выглядеть главная программа:
текст
readln (a,b);
вычисление
текст
readln (a,b);
вычисление
текст
readln (a,b);
вычисление
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);
var S:integer;
begin
S:=c*d;
writeln(‘площадь прямоугольника со сторонами ’,c, ‘ ‘ ,d, ‘=‘,S);
end;
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);
pl(a,b);
Фактические параметры должны совпадать по типу и количеству с формальными.
Итак, главная программа:
for i:=1 to 3 do
begin
tx;
readln(a,b);
pl(a,b);
end;
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);
begin
if (f<0) or (g<0) then begin
writeln(‘стороны прямоугольника не могут быть отрицательными’);
halt; //прерывание программы
end;
end;
Итоговая программа – Приложение 4
Итак формат процедуры:
Procedure <имя> (формальные параметры);
Const ...;
Type ...;
Var ...;
Begin
<операторы>;
end;
Пример 3. Составить программу обмена местами двух чисел с=5 и d=7.
program obmenDan;
uses wincrt;
var c,d:integer;
{обмен}
procedure obmen ( a,b:integer);
var m:integer;
begin
m:=a; a:=b; b:=m;
writeln(a,b);
end;
begin
writeln ('Введите 2 числа: ');
readln(c,d);
obmen(c,d);
writeln(c,' ',d);
end.
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:
obmen (1,4);
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);
var S:real;
begin
S:=pi*r*r;
end;
Процедура должна возвращать результат:
procedure circle (r:real; var S:real);
begin
S:=pi*r*r;
end;
begin
readln(a, e);
writeln(e);
end.
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.
Формат:
Function <имя> (формальные параметры) : <тип результата>;
Const ...;
Type ...;
Var ...;
Begin
<операторы>;
end;
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;
begin
circle:=pi*r*r;
end;
вызов:
a:=circle(5); (ОБЯЗАТЕЛЬНО присваиваем)
или
e:=circle(a);
writeln(e);
Пример 6. Найти 1!+2!+…+n!
Используем функцию нахождения факториала, т.к подаем на вход и получаем результат.
function fact (a:integer): integer;
var i: integer;
begin
fact:=1;
for i:=1 to a do
fact:=fact*I;
end;
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:
program factorial;
uses wincrt;
var sum,n,j: integer;
function fact (a: integer): integer;
var i,d: integer;
begin
d:=1;
for i:=1 to a do
d:=d*i;
fact:=d;
end;
begin
sum:=0;
readln(n);
for j:=1 to n do
sum:=sum+fact(j);
writeln(sum);
end.
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):
- Составить процедуру, которая во введенной строке заменяет все буквы a на *.
- Даны два предложения. Найти общее количество букв “н” в них. (Определить функцию для расчета количества букв “н” в предложении.)