Процедурная парадигма

Цель лекции:

1. Познакомить читателей с основными конструкциями процедурной парадигмы программирования;
2. Научить читателей программировать, читать алгоритмы, создавать программы на языках программирования, входящих в процедурную парадигму;

4.1. Особенности этой парадигмы

4.1.1. Конструкции языка

В качестве основных конструкций языков, построенных на "процедурной парадигме", используются:

1. Оператор присвоения значений;
2. Операторы условия " if … then ";
3. Операторы ветвления " if … then … else … ";
4. Операторы цикла: "пока" ( while );
5. Оператор цикла: "делать … пока" ( do … while );
6. Оператор цикла с индексом;
7. Оператор множественного выбора;
8. Оператор выхода из цикла: " break ";
9. Оператор новой итерации: " continue ";
10. Оператор безусловного перехода: " goto ";
11. Оператор вызова процедуры/функции;
12. Операторы ввода-вывода;
13. Составной оператор;
14. Оператор выхода из процедуры.

Рассмотрим эти операции поподробнее.

4.1.1.1. Оператор присваивания

Основной оператор "присвоения значений" переменным обозначается как " = " или " := ". Его синтаксис следующий:

<переменная> = <выражение>

где <переменная> - идентификатор, задающий имя переменной определенного типа, а <выражение> - новое значение переменной, представляющее собой константу, переменную, арифметическое, логическое, символьное выражение либо вызов функции.

Оператор присвоения значений обозначается в блок-схеме как прямоугольник.

4.1.1.2. Оператор условия

Этот оператор служит для реализации реакции алгоритма на некоторое условие: значения переменной, или событие в ЭВМ и ее окружении. Синтаксис оператора следующий:

IF <условие> THEN <оператор>

где <условие> - переменная булевского (логического) типа или операция отношения между целыми, вещественными, символьными константами, переменными и выражениями, а <оператор> - любой допустимый оператор языка, группа этих операторов в скобках (в блоке) либо (в старых языках программирования) - оператор безусловного перехода на метку. Оператор вычисляется в случае истинности условия в этом операторе.

Оператор: "условие" на блок-схеме представляется так, как показано на рис. 4.1:

Рис. 4.1. Оператор "условие" на блок-схеме.

Оператор условия является самым "древним" оператором изменения последовательности действий операторов алгоритма. Он применялся еще в релейной ЭВМ К. Цюзе.

Примеры написания условия:

[Пример 01]

/* 1. Переменная D больше нуля? (Да/Нет) */

D > 0

/* 2. Переменная x лежит в пределе значений от -1 до +1 (на языке Си) */

x >= -1 && x <= 1

REM 2. То же самое на языке Бейсик

X >= -1 AND X <= 1

/* 3. Файл, связанный с дескриптором: fstream, не прочитан до конца (переменная eof не равна 0, язык Си) */

!eof( fstream )

4.1.1.3. Оператор "ветвления"

Этот оператор очень похож на оператор условия. Его синтаксис следующий:

if <условие> then <оператор-истина> else <оператор-ложь>

где <условие> - то же, что и в [разделе 4.1.1.2], <оператор-истина> - оператор или группа операторов, выполняемых в случае истинности условия, а <оператор-ложь> выполняется в случае невыполнения условия оператора ветвления. После выполнения оператора ветвления продолжается выполнение последовательности операторов, нарушенной при вызове оператора ветвления.

На блок-схеме оператор "ветвления" представлен так, как показано на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Оператор ветвления на блок-схеме.

Оператор ветвления появился сравнительно недавно, в 1970 году в языке: "Паскаль".

4.1.1.4. Оператор цикла: "Пока"

Операторы цикла предназначены для многократного повторения одних и тех же операций (операторов) в программе. Цикл завершается после выполнения условий окончания цикла, после чего следуют остальные операторы алгоритма. Если выхода из цикла нет, то говорят, что программа: "зацикливается".

Самым "строгим" циклом (в смысле его соответствия правилам структурированной парадигмы программирования) является цикл: "Пока". Его синтаксис следующий:

while <условие> do <оператор>

где <условие> - условие входа в цикл и его окончания (в случае несовпадения значения выражений этому условию продолжения цикла). Условием может быть переменная логического типа, или операция отношения между целыми, вещественными, символьными константами и переменными, и выражений с ними, <оператор> - любой допустимый оператор или блок операторов языка программирования. Примеры операторов цикла на языке Си представлены в примере 02.

[Пример 02]

/* 1. Чтение и печать всех строк из текстового файла (до тех пор, пока не кончился файл) */

/* Описание констант */

const short MAXSTR = 255;

/* Описание переменных */

FILE *stream;
char str[MAXSTR];

…

while( !eof( stream ) ) 	// Пока не достигнут конца
{			// потока stream цикл
	fgets( str, MAXSTRING, stream ); // Читается файл в строку
	puts( str );	// печать строки на экране дисплея
} // Конец цикла

…

/* 2. Реализация функции "эникейщиков" (цикла пока не нажата клавиша). */

char c; // Символ ввода
с = '\0'; // условие продолжения цикла
while( !c ) c=getc(); // Бесконечный цикл, пока не введен с клавиатуры символ c.

На блок-схеме оператор цикла: "пока" - имеет вид, приведенный на рис. 4.3:

Рис. 4.3. Оператор цикла: "пока", - на блок-схеме.

Как видно из указанных примеров, для реализации цикла "пока" должны быть выполнены следующие условия:

• условие входа в цикл;
• условие выхода из цикла;
• последнее условие должно меняться в теле цикла.

Вообще цикл "пока" соответствует модификатору "звездочка" в регулярном выражении (то есть повторению ноль или более раз). О синтаксисе регулярных выражений смотри следующие лекции (в частности, "Регулярные выражения" , "Представление грамматик" ).

4.1.1.5. Оператор цикла: "до … пока"

Этот оператор аналогичен оператору цикла "пока", за исключением того, что операторы в теле цикла будут исполняться минимум один раз. Синтаксис этого оператора следующий:

do <оператор> while <условие>

где <условие> - условие окончания цикла (см. раздел 4.1.1.4), а <оператор> - любой допустимый оператор или блок операторов языка программирования, который выполняется определенное число раз ("тело цикла"). В теле цикле должно находиться условие, прекращающее цикл. В противном случае цикл будет повторяться бесконечное число раз (будет "зацикливаться").

На блок-схеме цикл: "до … пока" имеет следующий вид (см. рис. 4.4):

Рис. 4.4. Оператор цикла: "до … пока" на блок-схеме.

Цикл: "до … пока" соответствует модификатору "плюс" ("+") в регулярном выражении (повторению один или более раз).