Файл: Голембо, З. Б. Алгоритмизация и программирование электротехнических задач на электронных цифровых вычислительных машинах учеб. пособие.pdf

тела процедуры формальные параметры заменяются фактическими

мер: площадь треугольника (а, в, с) здесь х = а; у = в; z — с. Для пояснения трудных мест программы в язык Алгол можно включать текст, комментарии, которые не меняют смысла программы. Ком­ ментариям предшествует символ comment, который можно ставить ' либо после символа begin либо после точки с запятой. Все, что на­ писано после comment и до ближайшей точки с запятой, есть текст;

из трех символов: точка с запятой, end или else, есть текст, например: ifa = в then begin x:=g; y:=z end —.это довольно редкий случай else x:=g+l; end.

Таковы в общих чертах правила и алфавит, на которых построен универсальный язык программирования Алгол-60

Объем транслятора определяется сложностью алгоритмов, ко­ торые ему предстоит перерабатывать, и типом машины, для которой он предназначен. Например, различные модификации транслятора для машины содержат от 20 ООО до 30 ООО команд.

§ 2.4. Алгоритмический язык ФОРТРАН

Среди алгоритмических языков считается ФОРТРАН наиболее распространенным, на нем составляется подавляющее большинство программ в различных областях науки и техники. Дадим его крат­ кое описание.

Программа, составленная на языке ФОРТРАН, может опериро­ вать со следующими величинами: числами, логическими значениями и алфавитно-цифровыми данными. Числа могут быть различных ти­ пов. К первому типу (INTEGER) относятся целые числа. Обычно абсолютная величина целого числа не может превышать некоторой степени двойки (различной для разных машин). Чаще всего исполь­ зуются целые числа, не превышающие 21 5 или 21 7 , например, 0, 27, — 56, 12354. Ко второму типу относятся вещественные числа (REAL). Такие числа записываются в виде последовательности цифр и обязательно десятичной точки. Чаще всего вещественное число состоит не более чем из восьми цифр, например: 84.0, 0.42, 3.141593. Приведенная запись называется формой записи с фикси­ рованной запятой. Имеется также форма записи с плавающей за­ пятой XEY. Здесь X — число, записанное с фиксированной запя-

21

той (мантисса числа), a Y — целое число (порядок числа). Следо­ вательно, XEY соответствует числу X • 10Y .

ние комплексных чисел (COMPLEX), которые записываются в виде пары вещественных чисел, где первое из них является действитель­ ной, а второе — мнимой частью.

т. е. удвоенная точность). В этом случае количество значащих цифр числа увеличивается вдвое.

К логическим значениям относятся категории TRUE (ИСТИННО) и FALSE (ЛОЖНО).

Алфавитно-цифровые данные представляют собой строки, сос­ тавленные из букв, цифр и других символов языка ФОРТРАН.

алфавитно-цифровым значениям. Под переменной в языке ФОРТРАН подразумевается последовательность из букв и цифр, начинающая­ ся с буквы. Количество символов в названии переменной не может быть более шести. Переменные могут быть простыми или иметь инде­ ксы. Примерами простых переменных могут служить: IND, J54, TIME. Запись переменных с индексами происходит так: индексы записываются в скобках после названия переменной и отделяются друг от друга запятыми, их максимальное количество различно в различных вариантах ФОРТРАНа и может доходить до семи, на­ пример DELTA (35), SIGMA (J + 2 ^ К ) , MATR (5>|<1, 1, J). Из примера видно, что в качестве индексов можно использовать целые выражения. Чаще всего допускаются выражения вида а>}< I + Ь, где а и b — целые числа, а I — переменная, принимающая целые

нимающие целые значения.

Так же, как и числа, переменные могут быть целыми (INTEGER), вещественными (REAL), комплексными (COMPLEX) и т. п. Тип каждой переменной указывается в начале программы, например, если написать REAL J21, то в дальнейшем переменная J21 смо­ жет принимать лишь вещественные значения. Можно и не разде­ лять переменные на целые и вещественные, и тогда это будет сделано автоматически по следующему правилу: если название пере­ менной начинается с буквы I , J, К, L, М или N, то она будет счи­ таться целой, в противном случае переменная будет вещественной. Это очень удобно, поскольку перечисленные буквы обычно исполь-

22

зуются в математических выражениях для обозначения целых чи­ сел (например, в качестве индексов).

Цель программы — указать, какие операции и в каком порядке следует произвести над переменными, чтобы получить искомый ре­ зультат. Кроме этого, необходимо отвести под всю информацию некоторые поля запоминающего устройства (ЗУ) и задать форму вводимых и выводимых из машины данных. Подобные указания и составляют программу на языке ФОРТРАН, которая записывается в виде последовательности операторов, представляющих собой эти указания.

Оператор перфорируется на отдельной карте, которая может иметь продолжения. Такой метод первоначального задания опе­ раторов очень удобен: при внесении исправлений или изменений в программу нужно просто вытащить из колоды определенную карту и заменить ее другой или вообще вставить дополнительные карты.

Любой оператор можно снабдить меткой, представляющей со­ бой целое число, записываемое перед названием оператора. Метки используются для управления порядком выполнения операторов или для указания в определенных операторах других, связанных с ними.

Операторы подразделяются на исполнимые или неисполняемые. Исполнимый оператор соответствует реальным расчетам, выполняе­ мым в программе. Неисполняемые операторы не соответствуют ни­ каким расчетам, но являются описаниями: они определяют поля ЗУ, отведенные под числовые массивы, задают форму представле­ ния исходных данных и результатов и т. п. Далее приводится при­ мерный перечень операторов языка ФОРТРАН (операторы объяс­ няются на примерах).

а. Исполнимые операторы

Оператор GOTO.Примеры: в результате выполнения оператора GO ТО 5 начинает работать оператор сметкой 5, а не следующий по порядку. При выполнении оператора GO ТО (3, 5, 7), М следующим выполняется оператор с меткой 5, если переменная М приняла зна­

в зависимости от того, является ли значение выражения (а) соответ-

23

ственно отрицательным, нулевым или положительным. Оператор

батывают заданное число раз; при этом каждый последователь­ ный проход участка соответствует значению индекса, получающего определенное приращение. Пример: в результате выполнения опе­ ратора DO 20/ = 2, 10, 1 участок программы в пределах от него самого до оператора с меткой 20 проработает 9 раз, причем индек­ сная переменная / примет значения: 2, 3, 10. В качестве преде­ лов изменения индекса можно указывать целые переменные. На­ пример, можно записать DO 3J = I , М, 1.

Внутри одного цикла может быть другой, содержащий в свою очередь третий и т. д. При использовании оператора DO необхо­ димо следовать некоторым разумным правилам. Например, запре­ щается передавать управление внутрь цикла, пропуская сам опера­ тор DO (программа в этом случае «не знает», в каких пределах изменяется индексная переменная).

Оператор CONTINUE. Этот оператор используется в качестве последнего в участке, который определяется в операторе DO.

Арифметический оператор. Такой оператор записывается в виде а = Ь, где а — переменная (простая или с индексами), a b — вы­ ражение. Смысл этого оператора состоит в том, что вначале вы­ числяется выражение Ь, и затем его значение присваивается пере­ менной а.

Выражения — это последовательности чисел и переменных, разделенных знаками арифметических операций. К последним отно­

24

К исполнимым операторам относятся также перфорация, за­ пись на ленту и считывание с ленты и т. д.

б. Неисполняеныв операторы

Оператор DIMENSION. Пример: в результате выполнения опе­ ратора DIMENSION А (10, 20) определяется, что переменная А имеет два индекса, причем первый не может превосходить 10, а вто­ рой 20. Индексы в языке ФОРТРАН не могут принимать нулевых или отрицательных значений.

Оператор COMMON. Пример: в результате выполнения опера­ тора COMMON А под массив А отводятся некоторые ячейки ЗУ. Если в программе (или подпрограмме) встретится другой оператор:

является очень важным средством обмена данными между отдель­ ными программами, работающими совместно.

Оператор FORMAT. Этот оператор используется для описания формы и расположения информации при ее вводе или выводе из машины. Пример: оператор FORMAT (14, 5Х, 5F 8.5) указывает, что первая выводимая величина является целой (буква I) и на нее отводится четыре позиции; далее следует пять пробелов, а затем — пять чисел с фиксированной запятой, причем на каждое из них отво­ дится восемь позиций, а после десятичной точки идут пять цифр. X означает пробел, a F —форму записи с фиксированной запятой.

Есть правила, согласно которым, используя оператор FORMAT, можно выводить текст, печатать таблицы, графики, карты и пр.

Функции и подпрограммы. Функции и подпрограммы в языке ФОРТРАН являются чрезвычайно мощным средством построения сложных разветвленных алгоритмов из взаимодействующих бло­ ков. Почти любая программа на языке ФОРТРАН состоит в основ­ ном из набора подпрограмм. Подпрограмма является самостоятель­ ным блоком, который можно транслировать отдельно от других блоков. Кроме того, каждую подпрограмму можно отлаживать независимо от других подпрограмм, т. е. в этом смысле она явля­ ется самостоятельной программой. В частности, в подпрограммах следует определять массивы с помощью оператора DIMENSION, хотя они и могут задаваться в вызывающей программе. Подпро­ граммы оформляются следующим образом. Вначале записывается заголовок подпрограммы:

SUBROUTINA NAME (ul t u 2 , . ., u„),

25