Sqrt ( x ) вычисление квадратного корня от x

С использованием стандартных функций это выражение запишется так

x = sqrt((a+2*b+1)/((c-3*d)*(2*a-d)) +

abs ((15*a^2+3*b)/(5*c*(b-a))));

2 Цикл с параметром [3]

4 Зачем нам еще один вид цикла?

Рассмотрим разные способы решения следующей задачи. Роботу надо посадить цветы в области, имеющей форму прямоугольного треугольника заданного размера. Длина его катета заранее известна (на рисунке катет равен 6 клеткам). Сейчас мы знаем, как решать эту задачу с помощью цикла повтори. Рассмотрим другой способ, в котором используется цикл пока.

Ряд

{

int n; /* выделить место в памяти */

направо;

n = 1; /* присвоить значение переменной */

пока (n <= 6) /* всего 6 строк */

{

повтори (n) /* длина строк меняется! */

{

вперед (1);

посади;

}

направо;

вперед (1);

налево;

назад (n);

n = n + 1; /* увеличить переменную n на 1*/

}

}

направо; вперед (1); налево;

назад (n);

}

Как и ранее, мы должны использовать вспомогательную переменную n, которая равна длине очередного ряда клеток. При этом велика вероятность того, что мы забудем присвоить ей начальное значение (n = 1;) или увеличивать ее в теле цикла (n = n+1;). Чтобы сосредоточить все операции с переменной n (она называется параметром цикла) в одном месте, используют третий вид цикла, который так и называется – цикл или for (от английского “ для ”), который позволяет заменить как цикл повтори, так и цикл пока.

Ряд

{

int n;

направо;

цикл (n=1; n<=6; n=n+1)

{

повтори (n)

{

вперед (1);

посади;

}

направо;

вперед (1);

налево;

назад (n);

}

}

направо; вперед (1); налево;

назад (n);

}

Как видно из этой программы, все операции с переменной n теперь сгруппированы в заголовке цикла for между круглыми скобками. Три части отделяются знаком «; », так же как и конец команды:

1. Начальное условие n=1 выполняется один раз перед началом цикла;

2. Условие продолжения n<=6 говорит о том, при каком условии цикл будет выполняться (если в самом начале это условие неверно, то цикл не выполнится ни одного раза);

3. Изменение переменной цикла n=n+1 -этот оператор выполняется каждый раз в конце очередного прохода тела цикла.

2 Задачи

1. В начале значение переменной x равно 3. Как изменится x после выполнения программы:

x = 5; x = - x; x = x + 5;

2. В начале значение переменной x равно 3, а значение y равно 5. Как изменятся x и y после выполнения программы:

y = 1; x = x + y; y = x; x = y;

3. Посадить цветы в левом нижнем углу и вернуться обратно. Размеры прямоугольника и начальное положение Робота считать неизвестными.

4. Решите задачу для Робота, используя цикл с параметром.

7. Диалоговые программы

2 Что такое диалоговая программа?

До сих пор мы составляли программу для исполнителя и затем смотрели, как он ее выполняет, не имея возможности вмешаться в его работу. Чтобы скорректировать его действия, надо было дождаться, пока он закончит работу по программе (или прервать ее выполнение), исправить программу и выполнить ее снова с самого начала.

В сложных программах требуется, чтобы человек, работающий с программой (он называется пользователь) смог во время работы программы ввести в нее необходимую информацию и получить ответ на экране монитора, то есть программа должна работать в диалоговом режиме.

¨ Пользователь – человек, использующий программу в своей работе.

¨ Диалоговая программа – программа, во время выполнения которой происходит диалог пользователя и программы с использованием операций ввода и вывода информации. Решения принимает человек, а программа выполняет всю рутинную работу.

Для организации диалога используются специальные операторы ввода и вывода. Вводить информацию можно с клавиатуры, мыши или джойстика, выводится информация на экран монитора или на принтер.

2 Вывод на экран (задача z8-3.maz)

Рассмотрим задачу, в которой Роботу надо определить и вывести на экран длину стенки (будем считать, что она заранее неизвестна).

Алгоритм решения очень прост:

1) дойти до стенки (цикл пока);

2) дойти до края стенки (цикл пока);

3) идти вдоль стенки, пока она не кончится, и на каждом шаге увеличивать переменную-счетчик (назовем ее n).

Когда длина найдена, надо вывести ее на специальный экран:

вывод n;

После команды Робота вывод пишут имя переменной. Но при этом на экран будет выведено только значение переменной (число). Гораздо удобнее получить на экране сообщение вроде

Длина стенки 13 клеток.

Для этого надо дополнить команду вывода так:

вывод "Длина стенки ", n, " метров.";

То есть в команде вывод можно указать несколько элементов через запятую. Это могут быть строчки в кавычках (они выводятся на экран без изменения) и имена переменных (на экран выводится значения этих переменных). Вот полная программа:

НайтиДлину

{

int n = 0;

пока (впереди_свободно) вперед (1);

налево;

пока (справа_стена) вперед (1);

назад (1);

пока (справа_стена)

{

назад (1);

n = n + 1;

}

вывод "Длина стенки ", длина, " клеток.";

}

2 Правила использования оператора вывода

1. Для вывода информации на экран монитора используется оператор вывод или print (от английского print – печать), после которого следует список элементов, разделенных запятыми.

2. В списке вывода можно использовать элементы трех видов:

· текст, заключенный в кавычки – он выводится на экран без изменений;

· имя переменной, значение которой надо вывести на экран;

· арифметическое выражение – компьютер сначала вычислит его значение, а

потом выведет результат на экран.

При использовании простейшей формы оператора вывода

вывод n;

не совсем ясно, что же выводит на экран программа. Это считается плохим стилем и поэтому наша программе должна ясно написать, что же она подсчитала.

2 Ввод данных

Во многих программах надо задавать исходные данные для расчета, выбирать нужный режим работы, в общем, вводить данные. Для этого применяют специальную команду, которая называется оператор ввода. Возникает вопрос – куда Роботу (то есть его компьютеру) записать эти данные? Для этого надо объявить переменную в памяти и указать ее имя в команде ввода:

ввод n;

Но при этом в момент ввода мы не будем знать, что же хочет компьютер и что он сделает с этим числом. Такой ввод считается признаком плохого стиля программирования. Поэтому перед именем переменной можно вставить подсказку – текстовое сообщение, которое будет выведено на экран перед тем, как компьютер будет ждать ввода данных.

на интервале от a до b с шагом h (эти значения вводятся с клавиатуры). Для решения такой задачи удобно использовать цикл с параметром .

Пример 2. Рассмотрим еще одну задачу. Робот должен посадить цветы в конце каждого тупика (см. рисунок справа). Известно, что тупики есть только слева от Робота, справа – сплошная стена. Количество тупиков и их длины заранее неизвестны.

Идея алгоритма очень проста: Робот двигается вперед до стены, на каждом шаге проверяя, есть ли стена слева. Если ее нет, он обрабатывает тупик.

Поход

{

пока(впереди_свободно)

{

вперед(1);

если (слева_свободно)

Тупик;

}

}

Теперь остается только записать расшифровку процедуры Тупик:

Тупик

{

налево;

пока(впереди_свободно)

вперед(1);

посади;

пока(сзади_свободно)

назад(1);

направо;

}

Важно, что после выполнения процедуры Робот стоит в том же положении, что и до ее вызова. Иначе основная программа была бы неправильной.

2 Правила использования процедур

1. Процедуры – это вспомогательные алгоритмы.

2. Процедуры служат для разбиения программы на более мелкие блоки и для того, чтобы выделить подзадачи, встречающиеся в программе несколько раз.

3. Каждая процедура имеет имя и оформляется по тем же правилам, что и основная программа.

4. Каждая новая команда (процедура) должна быть расшифрована. Процедуры записываются одна за другой после основной программы.

5. Выполняется только основная программа. Процедура выполняется лишь тогда, когда она вызывается, то есть, ее имя встречается в основной программе или в другой процедуре и исполнитель выполняет эту строчку.

6. Когда процедура вызывается, выполняются все команды, входящие в процедуру и затем исполнитель переходит к следующей команде в вызывающей программе.

7. Одна процедура может вызывать другую. Количество процедур неограниченно.

4 Задачи

Составить программу для исполнителя Робот с использованием процедур:

2 Процедуры с параметрами (задача z11-3.maz)

Рассмотрим задачу для Робота, показанную на рисунке справа. Мы видим два похожих квадратных участка, которые надо обработать Роботу. Однако, размеры этих участков разные, поэтому невозможно два раза использовать одну процедуру.

Тем не менее, видно, что по структуре эти участки одинаковы. Было бы хорошо, если бы мы могли сказать процедуре, квадрат какого размера следует обработать Роботу, так же, как мы указываем ему, на сколько клеток двигаться вперед или назад (например, вперед(3)).

Будем предполагать, что у Робота есть команда Квадрат, по которой он обрабатывает квадратный участок заданного размера и возвращается в исходное положение. Тогда основная программа могла бы выглядеть так:

ДваКвадрата

{

направо; вперед(1); налево;

вперед(1);/* к правому нижнему углу большого квадрата */

Квадрат(4); /* большой квадрат */

вперед(4);

налево; /* к правому нижнему углу малого квадрата */

Квадрат(3); /* малый квадрат */

}

Первые 4 строчки переводят Робота к правому нижнему углу большого квадрата – в исходное положение перед началом выполнений команды Квадрат (рисунок 1). Предположим, что по команде Квадрат(4) Робот обрабатывает большой квадрат и останавливается в таком положении, которое показано на рисунке 2.

Рисунок 1. Рисунок 2.

Для обработки второго квадрата нужно вывести Робота в исходное положение (рисунок 3) и применить команду Квадрат(3), после чего Робот сразу оказывается на Базе (рисунок 4).

Рисунок 3. Рисунок 4.

Обработку малого квадрата можно было начинать и с любого другого угла, но тогда бы пришлось вести Робота на Базу дополнительными командами.

Теперь остается написать расшифровку процедуры Квадрат, так чтобы она могла воспринимать и использовать целое число, заданное в скобках.

Квадрат (int n)

{

повтори (n)

{

повтори (n)

{

вперед(1);

посади;

}

налево;

вперед(1);

направо;

назад (n);

}

}

Как видим, в заголовке после имени процедуры в скобках указывается тип переменной величины (параметра) – в данном случае int (целое число) – и ее имя (здесь n). При вызове процедуры число, указанное в скобках, записывается в переменную n и используется в трех выделенных строчках внутри процедуры. При первом вызове n принимает значение 4, при втором – 3.

Переменная n известна лишь процедуре Квадрат (ее называют локальной). Другие процедуры и основная программа могут иметь свои переменные с таким же именем, но они будут размещаться в других ячейках памяти.

В отличие от простых процедур, процедура с параметрами уже не является независимой, потому что она должна получить значения всех неизвестных параметров при вызове.

2 Правила использования процедур с параметрами

1. В заголовке процедуры после имени в скобках перечисляются все ее параметры (величины, которые изменяются).

2. Эти параметры имеют имена и называются формальными (поскольку неизвестны заранее и поэтому обозначены именами). Для каждого параметра указывается его тип (int, float и т.п.).

3. Если параметров несколько, они перечисляются через запятую. Например:

Группа (int m, int n) {... }

4. При вызове процедуры после имени в скобках через запятую перечисляются значения ее параметров (числа или арифметические выражения, которые могут быть вычислены в момент вызова). Они называются фактическими параметрами и в процедуре подставляются вместо имен параметров.

4 Задачи

Решите задачи, используя процедуры с параметрами:

9. Методы составления программ

2 Метод “сверху вниз”

При использовании этого стиля можно выделить несколько этапов:

1. Сначала проектируется основная программа, состоящая из 20-30 команд. Часто на первом этапе составляется алгоритм на естественном (русском) языке. При этом можно вводить несуществующие команды – процедуры.

2. Затем для каждой новой процедуры пишется расшифровка так, чтобы она также состояла из 20-30 строк, при этом снова можно вводить несуществующие команды.

3. Эта процедура повторяется до тех пор, пока все процедуры не окажутся расшифрованными, то есть пока не останется ни одной неизвестной команды.

Такой способ часто называют методом последовательного уточнения.

Преимущества такого подхода:

q позволяет сначала рассмотреть задачу в целом, не обращая внимание на детали

q позволяет ограничить размер процедур так, чтобы их было легко понимать и отлаживать (находить и исправлять ошибки)

q позволяет легко разбить программу на части, которые выполняются разными разработчиками

Недостатки:

q можно запутаться в большом количестве процедур, некоторые из которых могут выполнять похожие действия

q одинаковые или похожие операции могут быть по-разному реализованы в разных частях программы

2 Метод “снизу вверх”

При использовании этого метода сначала проектируются процедуры самого нижнего уровня, которые могут быть расшифрованы только через команды, входящие в СКИ исполнителя. После этого составляются процедуры следующего уровня, которые выполняют более сложные действия. В конце концов, образуется библиотека процедур, из которых программа собирается как из кубиков.

Преимущества такого подхода:

q программа составляется на основе единой библиотеки вспомогательных процедур

Недостатки:

q необходимо заранее продумывать набор необходимых процедур, в ходе работы он может меняться

q сложно разбить работу на части, выполняемые одновременно разными программистами

q сложно разрабатывать общую структуру программы, “стыковать” отдельные части

q процедуры могут получаться слишком длинными, это затрудняет отладку

2 Комбинированный способ

В большинстве случаев используется комбинированный способ. Он заключается в следующем:

1. На первом этапе разрабатывается библиотека процедур самого нижнего уровня.

2. Дальнейшее проектирование идет методом “сверху вниз”.

Таким образом, удается совместить преимущества обоих способов.

2 Пример составления программы

Рассмотрим задачу для Робота, показанную на рисунке. Робот находится в замкнутом прямоугольнике, размеры его неизвестны. Надо посадить цветы во всех его углах. Очевидно, что надо начать с какого-то угла, например, с левого нижнего (на рисунке). Тогда основная программа может быть записана так:

Программа

{

ВУгол;

повтори(4)

{

Сторона;

направо;

}

}

Здесь мы предполагаем написать две процедуры – ВУгол и Сторона. Первая должна привести Робота в левый нижний угол:

ВУгол

{

пока(сзади_свободно)

назад(1);

налево;

пока(впереди_свободно)

вперед(1);

направо;

}

Выполняя вторую, Робот обрабатывает одну сторону прямоугольника:

Сторона

{

посади;

пока(впереди_свободно)

вперед(1);

}

Заметьте, что Робот остановится перед клумбой в левом нижнем углу, поскольку логическая команда впереди_свободно вернет ложное значение перед клумбой.

4 Сложная задача

Рассмотрим следующую довольно сложную задачу для Робота. Исполнитель находится где-то внутри замкнутого прямоугольника из стенок. Известно, что внутри нет стенок, где-то есть База, и есть несколько клеток, в которых надо посадить цветы. Составить программу для Робота так, чтобы он посадил цветы во всех клетках, где надо, и вернулся на Базу.

На примере этой задачи мы покажем, как правильно составить сложную программу. Сначала программа может состоять всего из одной строчки

Разведка

{

посадить цветы и прийти на Базу;

}

Теперь надо расшифровать эту строчку через команды Робота. Удобнее всего сначала перевести Робота в один из углов прямоугольника и затем проверить каждый ряд, посадив цветы во всех клетках, где надо. При проверке надо также запомнить, где находится База, чтобы вернуться туда после прохода всех клеток.

Разведка

{

прийти в угол;

проверить каждый ряд;

прийти на Базу;

}

Будем считать, что мы начинаем проверку из юго-западного (на рисунке – левого нижнего) угла. Затем расшифруем проверку и запишем ее с помощью цикла. Тогда получаем основную программу

Разведка

{

ВУгол;

пока (справа_свободно) { ПроверитьРяд; направо; вперед(1); налево; /* к следующему ряду */ }

ПроверитьРяд;

НаБазу;

}

Мы ввели три новых команды – ВУгол, ПроверитьРяд и НаБазу. Теперь остается их расшифровать. Заметьте, что строчка ПроверитьРяд после цикла нужна для того, чтобы проверить самый правый ряд клеток.

Проще всего написать процедуру ВУгол:

ВУгол

{

пока (сзади_свободно)

назад(1);

налево;

пока (впереди_свободно)

вперед(1);

направо;

}

Как нам запомнить, где находится База? Простейший способ – записать ее координаты относительно какого-то из углов. Примем юго-западный угол за начало отсчета и будем запоминать координаты x и y (на рисунке). Они показывают, сколько шагов надо сделать из юго-западного угла на восток, а потом – на север, чтобы прийти на базу. Для этого введем специальные целые переменные x и y. Будем считать, что если идти из юго-западного угла Тогда процедура НаБазу может быть записана так (предполагается, что Робот смотрит на север):

НаБазу

{

ВУгол;

направо; вперед(x);

налево; вперед(y);

}

Процедуру проверки ряда ПроверитьРяд можно записать так

ПроверитьРяд

{

пока (впереди_свободно)

вперед (1);

ПроверитьКлетку;

пока (сзади_свободно)

{

назад (1);

ПроверитьКлетку;

}

}

Как же найти координаты x и y? Наиболее разумно делать это при проверке очередной клетки – если нашли Базу, сразу запомнили ее координаты. Таким образом, в процедуре ПроверитьКлетку надо сажать цветы, если это нужно, и запоминать положение Базы, если она найдена.

ПроверитьКлетку

{

если (грядки) посади;

если (база)

запомнить положение Базы;

}

Чтобы запомнить положение Базы, мы должны установить правильные значения x и y. Таким образом, и процедура НаБазу, и процедура ПроверитьКлетку должны иметь доступ к этим переменным. Однако если мы объявили их в процедуре НаБазу, то только она может их использовать. Такие переменные называются локальными (от английского local – местный). Можно попробовать объявить их также и в процедуре ПроверитьКлетку, но при этом в памяти будут созданы еще две другие переменные, к которым имеет доступ только процедура ПроверитьКлетку. Для того, чтобы решить задачу, надо объявить глобальные переменные x и y выше основной программы.

¨ Глобальные переменные – это такие переменные, которые можно использовать во всех процедурах и в основной программе. Их надо объявлять выше основной программы.

Более того, нам надо в любой момент знать координаты Робота (сколько шагов он сделал от левого верхнего угла на восток и на север). Поскольку переход к следующему ряду выполняется в основной программе, надо ввести еще одну глобальную переменную xx, которая показывает, сколько шагов сделал Робот на восток. Переход к следующей клетке в вертикальном ряду выполняется в процедуре ПроверитьРяд, поэтому надо ввести глобальную переменную yy, которая показывает, сколько шагов сделал Робот на север. Окончательный вариант основной программы дан ниже.

int x, y, xx, yy;

Разведка

{

ВУгол;

xx = 0;

пока (справа_свободно)

{

ПроверитьРяд;

направо; вперед(1); налево;

xx = xx + 1;

}

ПроверитьРяд;

НаБазу;

}

Теперь надо написать окончательные варианты процедур ПроверитьРяд и ПроверитьКлетку. В процедуре ПроверитьРяд надо (с помощью переменной yy) отслеживать, сколько шагов Робот сделал на север. Поскольку Робот проверяет клетки на обратном ходу (чтобы не ходить по цветам), мы увеличиваем счетчик yy, когда Робот идет на север, а затем уменьшаем его при каждом шаге назад так, чтобы при вызове процедуры ПроверитьКлетку координаты xx и yy были правильными.

ПроверитьРяд

{

yy = 0;

пока (впереди_свободно)

{

вперед (1);

yy = yy + 1;

}

ПроверитьКлетку;

пока (сзади_свободно)

{

назад (1);

yy = yy - 1;

ПроверитьКлетку;

}

}

В процедуре ПроверитьКлетку надо запоминать положение Базы, записав координаты Робота xx и yy в глобальные переменные x и y, если она найдена.

ПроверитьКлетку

{

если (грядка) посади;

если (база)

{

x = xx; y = yy; /* запомнить положение Базы */

}

}

10. Исполнитель Черепаха

2 Как работает Черепаха?

Исполнитель Черепаха умеет делать рисунки и чертить на плоскости. Поскольку ей нужны все ее лапы, чтобы ходить, она держит перо в зубах.

Среда Черепахи – плоскость с системой координат. Система координат необходима для того, чтобы однозначно определять место Черепахи на плоскости. Черепаха редко использует прямоугольную систему координат, она поступает так же, как и человек – может развернуться в любую сторону и идти вперед или назад. Такая система координат (“вправо-влево-вперед-назад”) называется естественной системой координат.

2 Какие команды понимает Черепаха?

СКИ Черепахи:

покажись; Черепаха появляется на экране

скройся; Черепаха исчезает

опусти_перо; Черепаха оставляет за собой след

подними_перо; Черепаха перемещается без следа

в_точку (x, y);переместиться в точку с координатами (x,y)

вперед (n); переместиться вперед на n шагов

назад (n); переместиться вперед на n шагов

влево (a); развернуться влево на угол a градусов

вправо (a); развернуться вправо на угол a градусов

Как видно из этого списка команд, для Черепахи важно не только ее начальное положение на плоскости, но и ее направление. Мы будем считать, что в исходном положении Черепаха смотрит вверх (“на север”).

2 Как управлять Черепахой?

Сначала выполним простейшую задачу для Черепахи — нарисуем квадрат со стороной 40 шагов. Черепаху будем обозначать черным треугольником. Как вы знаете, все углы квадрата равны 90 градусов, поэтому программа выглядит так:

Квадрат { покажись; опусти_перо; вперед (40); вправо (90); вперед (40); вправо (90); вперед (40); вправо (90); вперед (40); }

2 Как раскрасить рисунок?

Вы заметили, что Черепаха рисует все время черной линией. Используя специальные команды, рисунок можно раскрасить.

¨ Для изменения цвета линии используется команда

цвет (n); /* установить цвет линии n */

Цвет линии может иметь значения от 0 до 15, таким образом можно использовать всего 16 цветов:

Черепаха умеет также закрашивать замкнутую область заданным цветом.

¨ Для закрашивания используется команда

закрась (n);

где n — цвет краски.

При этом необходимо выполнение следующих условий:

1. Область должна быть замкнуты, то есть в границе не может быть разрывов, иначе краска "вытекает".

2. В момент закраски Черепаха должна находиться внутри этой области, перо должно быть опущено.

3. Черепаха не должна находиться в точке, которая имеет тот же цвет, что и граница.

Ниже показана программа, которая рисует желтый квадрат (номер цвета 14) с границей синего цвета (цвет 1).

Квадрат { покажись; опусти_перо; цвет (1); вперед (40); вправо (90); вперед (40); вправо (90); вперед (40); вправо (90); вперед (40); подними_перо; вправо (135); вперед (5); опусти_перо; закрась (14); }

Если вы не использовали команду цвет, все линии рисуются черным цветом. Чтобы в самом начале залить экран каким-нибудь фоном, надо также использовать команду закрась.

2 Окружности

Черепаха умеет сама рисовать окружности. Для этого надо перевести ее в центр окружности и применить специальную команду.

¨ Для рисования окружности, центр которой находится в том месте, где стоит Черепаха, используют команду

окружность (R);

где R - радиус окружности

Цвет окружности определяется установленным цветом линий (то есть последней командой цвет). Учтите, что Черепаха рисует окружность только тогда, когда ее перо опущено.

4 Задачи

2 Циклы

4 Как циклы сокращают программу

При составлении программы рисования квадрата вы заметили, что в ней несколько раз повторялась последовательность команд

вперед (40);

вправо (90);

Хотелось бы сказать исполнителю, чтобы он сделал эти команды ровно 4 раза. При этом будет нарисован квадрат и Черепаха вернется в исходное положение.

В данном случае эти команды надо повторить только 4 раза и можно легко 4 раза написать одинаковые команды. Но представьте, что надо сделать одинаковые операции 100 или 200 раз! В программировании в таких случаях используется специальная команда (оператор), которая говорит исполнителю, что какую-то часть программы надо сделать несколько раз.

¨ Цикл — это многократное исполнение последовательности команд

Следующая программа рисует квадрат с использованием оператора цикла:

Квадрат

{

покажись;

опусти_перо;

повтори (4) /* заголовок цикла */ { /* начало цикла */ вперед (40); /* тело цикла */ вправо (90); } /* конец цикла */

}

4 Задачи

2 Вложенные циклы

Рассмотрим более сложную задачу, когда требуется нарисовать цепочку из пяти одинаковых квадратов, разделенных интервалом в 10 шагов:

Здесь явно напрашивается использование циклов, поскольку мы видим одинаковые элементы в рисунке, и хочется сказать исполнителю что-то вроде "Сделай 5 раз две операции:

• нарисуй квадрат и затем …
• переместись к левому нижнему углу следующего".

С другой стороны, сам квадрат рисуется с помощью цикла. Поэтому один цикл повтори будет расположен внутри другого.

¨ Вложенный цикл — это цикл, расположенный внутри другого цикла

Решение задачи выглядит так:

ПятьКвадратов

{

покажись;

/* рисуем квадрат */

/* переходим к следующему */

}

4 Задачи

2 Процедуры

4 Зачем нужны процедуры?

Иногда в задании явно есть одинаковые операции, но применить цикл не удается. Рассмотрим рисунок из трех равносторонних треугольников, сторона которых равна 40 пикселей. С одной стороны, все треугольники одинаковые, с другой — они расположены так, что нельзя использовать один цикл для всех трех фигур.

В новом решении мы введем новую команду в СКИ исполнителя, назовем ее Треуг. По этой команде Черепаха должна рисовать один равносторонний треугольник, расположенный так, как на рисунке слева, и закрашивать его желтым цветом. Сначала напишем программу, которая решает эту простую задачу.

Программа

{

влево (30);

опусти_перо;

повтори (3)

{

вперед (40);

вправо (120);

}

вправо (30);

подними_перо;

вперед (10);

опусти_перо;

закрась (14);

подними_перо;

назад (10);

}

Следующий важный шаг: мы вводим в СКИ новую команду Треуг, которая включает все эти команды. Основная программа принимает такой вид:

Программа

{

Тр;

}

Однако если мы оставим ее в таком виде, то при запуске получим сообщение «Не понимаю, что такое 'Треуг'». И это правильно, потому что команды Треуг нет в СКИ исполнителя. Значит, надо «объяснить» Черепахе, что такое Треуг. Для этого после основной программы включаем такой текст (расшифровку команды Треуг)

Треуг

{

влево (30);

опусти_перо;

повтори (3)

{

вперед (40);

вправо (120);

}

вправо (30);

подними_перо;

вперед (10);

опусти_перо;

закрась (14);

подними_перо;

назад (10);

}

Запустим программу и убедимся, что она работает по-прежнему: рисует один треугольник с заливкой. Однако теперь в СКИ Черепахи добавлена новая команда, и мы можем ее использовать несколько раз. Такая команда называется процедурой.

Сначала рисуем первый треугольник, затем переводим исполнителя в вершину второго, и снова применяем команду Треуг, и т.д. Вот что получается окончательно для фигуры из трех треугольников:

Программа

{

покажись;

опусти_перо;

Треуг;

вправо (90);

вперед (40);

влево (90);

Треуг;

влево (120);

Треуг;

}

Треуг

{

влево (30);

опусти_перо;

повтори (3)

{

вперед (40);

вправо (120);

}

вправо (30);

подними_перо;

вперед (10);

опусти_перо;

закрась (14);

подними_перо;

назад (10);

}

Отдельно взятая основная программа работать не будет, однако если к ней добавить текст вспомогательного алгоритма Треуг, то исполнитель сможет ее выполнить.Таким образом, программа состоит из двух частей – основной программы, которую выполняет исполнитель, и расшифровки новой команды (процедуры) Треуг, которая стоит после основной программы.

¨ Процедуры (вспомогательные алгоритмы, подпрограммы) – это новые команды, которые мы добавляем к СКИ исполнителя. Чтобы исполнитель знал, что делать по этой команде, после основной программы надо дать расшифровку процедуры через уже известные исполнителю команды.

4 Как правильно применять процедуры?

1. Процедуры используются в том случае, если исполнителю приходится несколько раз выполнять одни и те же действия. При этом удобно просто ввести новую команду и расшифровать ее один раз – это может значительно сократить текст программы.

2. Основная программа всегда записывается первой. Она использует новые команды, расшифрованные после нее, при этом говорят, что процедура вызывается.

3. Если исполнитель встретил новую команду, которой нет в СКИ, он ищет ее расшифровку после основной программы, выполняет все действия, которые там указаны, и затем продолжает выполнять основную программу со следующей строчки. При этом говорят, что исполнитель возвращается в основную программу после выполнения процедуры.

4. В программе может быть несколько процедур. Одна процедура может вызывать другую процедуру.

4 Задачи

2 Процедуры с параметрами

Построим теперь с помощью Черепахи такую пирамидку, как на рисунке справа. Числа обозначают длины сторон соответствующих квадратов.

Сначала выделим общее всех трех фигур: все они — квадраты.

Затем выделим отличия: длина стороны и цвет заливки. Эти свойства называются параметрами.

Нам бы хотелось ввести новую команду Квадрат, с помощью которой мы могли бы рисовать квадраты любого размера с любой заливкой. Мы уже умеем вводить новые команды-процедуры, но они всегда делают одно и то же. В СКИ Черепахи есть и другие команды, после которых в скобках указываются дополнительные данные (параметры), например:

влево (90);

в_точку (30, 20);

Теперь нам надо научиться вводить такие же команды – процедуры с параметрами.

Сначала составим программу, которая рисует один квадрат со стороной 40 и синей заливкой:

Программа

{

опусти_перо;

повтори (4)

{

вперед (40);

вправо (90);

}

вправо (45); подними_перо;

вперед (10); опусти_перо;

закрась (1); подними_перо;

назад (10);

влево (45);

}

Теперь, так же, как и раньше, сделаем из этой программы новую команду (процедуру) Квадрат:

Программа

{

Квадрат;

}

Квадрат

{

опусти_перо;

повтори (4)

{

вперед (40);

вправо (90);

}

вправо (45); подними_перо;

вперед (10); опусти_перо;

закрась (1); подними_перо;

назад (10);

влево (45);

}

Проблема состоит в том, что эта Черепаха рисует только квадраты со стороной 40 и синей заливкой. Теперь заменяем в процедуре все изменяемые величины (параметры) на буквенные обозначения: обозначим длину стороны через n и цвет через c.

Программа не работает, поскольку неизвестно, что такое n и c. Чтобы исправить ситуацию скажем, что эти величины перечисляются в скобках при вызове процедуры. Вот что должно получиться:

Программа

{

Квадрат (40, 1);

}

Квадрат (int n, int c)

{

опусти_перо;

повтори (4)

{

вперед (n);

вправо (90);

}

вправо (45); подними_перо;

вперед (10); опусти_перо;

закрась (c); подними_перо;

назад (10);

влево (45);

}

В заголовке процедуры перед каждым именем параметра стоит слово int (от английского integer) – это означает, что данный параметр – целое число. У нас длина стороны и цвет – целые числа, поэтому перед каждым стоит слово int.

Теперь, используя эту новую команду, можно дописать основную программу так, чтобы нарисовать все три квадрата:

Программа

{

покажись;

Квадрат (40, 1);

вперед (40);

Квадрат (30, 10);

вперед (30);

Квадрат (20, 12);

}

Не забудьте после основной программы написать расшифровку команды Квадрат.

4 Как применять процедуры с параметрами?

1. Процедуры с параметрами используются для выполнения похожих, но не одинаковых действий.

2. Все изменяющиеся величины обозначаются символьными именами и называются параметрами процедуры.

3. Имена параметров могут состоять из нескольких символов (букв или цифр), но начинаются обязательно с буквы.

4. В заголовке процедуры в скобках через запятую перечисляются все параметры, для каждого из которых указывается его имя и тип данных:

int целое число

float число, которое может быть дробным

5. Внутри процедуры имена параметров подставляются вместо конкретных значений. Параметры в процедуре называются формальными, так как они обозначены именами и их значения неизвестны.

6. При вызове процедуры в скобках указываются фактические параметры – конкретные значения параметров, которые надо использовать в данный момент. При вызове надо указать ровно столько фактических параметров, сколько формальных параметров указано в расшифровке.

7. Во время выполнения процедуры фактические значения параметров подставляются вместо имен формальных параметров.

8. Важную роль играет порядок записи значений параметров — первым записывается значение того параметра, который указан первым в расшифровке процедуры, и т.д.

4 Задачи

2 Переменные

4 Зачем нужны переменные?

Построим на экране ряд столбиков увеличивающейся длины, как на рисунке справа. Высота первого столбика – 20 шагов Черепахи, каждый следующий – на 20 шагов выше, чем предыдущий. Такие столбики нередко используются для того, чтобы показать установленный уровень громкости (например, у телефона).

Начнем с более простой задачи, в которой все столбики имеют одинаковую высоту:

Несложно написать такую программу с использование цикла:

Программа

{

повтори (5) {

опусти_перо;

вперед (20);

назад (20);

подними_перо;

вправо (90);

вперед (20);

влево (90);

}

}

Числа, обведенные в рамку, обозначают длину столбика. Поэтому если мы хотим использовать цикл, это значение нужно как-то менять. Таким образом, эта величина становится переменной. Для хранения переменной в памяти выделяется отдельная ячейка, которой присваивается имя.

Выберем имя ячейки n. Тогда вместо

вперед (20);

назад (20);

мы напишем

вперед (n);

назад (n);

Откуда компьютер возьмет значение n? Во-первых, сначала оно равно 20, поэтому перед циклом нужно написать

n = 20;

Кроме того, после каждого шага цикла (когда мы переходим к следующей линии), нужно увеличивать значение n на 10. На языке программирования это запишется в виде

n = n + 10;

Такая запись – это не уравнение (в отличие от математики), а команда исполнителю: «возьми значение n, добавь к нему 10 и запиши результат в ячейку n».

Остается один шаг – нужно как-то сказать компьютеру, что бы будем использовать переменную с именем n. Такую команду называют объявлением переменной. В нашем случае объявление переменной выглядит так:

int n;

Слово int (от английского integer – целый) означает, что эта переменная предназначена только для хранения целых чисел. В нее можно записать числа 4 и 5, а вот 4,4 или 4,7 – нельзя. Вот полная программа:

Программа

{

int n;

n = 20;

повтори (5) {

опусти_перо;

вперед (n);

назад (n);

подними_перо;

вправо (90);

вперед (20);

влево (90);

n = n + 10;

}

}

4 Задания

4 Что такое переменная?

Запомнить информацию можно только в ячейке памяти компьютера. Эту ячейку надо пометить, то есть дать ей имя. Содержимое ячейки можно изменять во время выполнения программы, поэтому такая величина называется переменная.

¨ Переменная – это величина, которая имеет имя, тип и значение. Значение переменной может меняться во время выполнения программы. В компьютерах каждая переменная записана в свою ячейку памяти.

4 Объявление переменных

1. В начале процедуры все используемые переменные необходимо объявлять, при этом компьютер выделяет под них место в памяти и запоминает имена переменных. Если переменная не объявлена, то возникает ошибка “ НЕ ПОНИМАЮ ”;

2. При объявлении переменных сначала указывается их тип, от этого зависит объем памяти, который выделяет компьютер. Пока мы буде