Lühike kokkuvõte Pascal-keele süntaksist 1

Transcription

1 Lühike kokkuvõte Pascal-keele süntaksist 1 Sellest osast leiab järgmised mõisted ja teemad Keeltest, kompileerimisest ja Pascali ajaloost identifikaator, programmi struktuur, lihtandmetüübid, konstant, muutuja, sisend/väljundlaused, aritmeetikaavaldis, omistuslause Madal- ja kõrgtasemekeeled Madaltasemekeeled. Arvuti töötab programmi alusel, mille käsud vastavad protsessori poolt täidetavatele elementaaroperatsioonidele - aritmeetika/loogika tehted jms. Protsessorikäskudest koosneb masinkeelne programm. Arvutis on ta kirjas kahendsüsteemis, 0 ja 1-na. Kirja saab neid käske panna ka tekstina, nn assembler-keeles. Kõrgtasemekeeled. Inimesele arusaadavam - laused, millest programm koosneb, on üldisemad ja nad vastavad veidi rohkem inimese mõistusele, lahendatavate ülesannete olemusele. Notatsioonis on kasutatud muuhulgas (inglise) keelt, matemaatikast tuttavaid avaldisi. Kompilaator ja interpretaator Kõrgkeele arvusaadavaks tegemiseks arvutile on vaja vastavas keeles kirjutatud programm tõlkida masinkeelde ehk masinkoodi. Selleks on kompilaatorid ja interpretaatorid. Kompilaator moodustab uue, masinkoodis faili, mida saab käivitada iseseisvalt. Sel juhul ei pea valmis programmi kasutamiseks enam arendusvahedeid arvutis olema. Sellised keeled on C, Pascal. Interpretaator (tõlgib täitmise ajal) on interpreteeritavas keeles kirjutatud programmi täitmiseks alati vajalik. Preagused interpreteeritavad keeled käituvad aga selliselt, et kõigepealt moodustatakse lähtetekstist nn baitkood ja edasi täidetakse interpretaatori abil baitkoodi. Selline tehnoloogia muudab interpreteeritavas keeles kirjutatud programmid kiiremaks. Näiteks Java, Python. Pascal - keel õpetamiseks 1970 Shveitsi professori Niklaus Wirthi poolt loodud. ALGOL60 järeltulija. Hinnatavad omadused: kompaktne, üheselt mõistetavate keeletarinditega, distsiplineeriv, rikas andmetüübistik, tugi struktuurprogrammeerimisele. Mured: raske suuri programme luua, madaltaseme vahendite puudumine. On ISO-standarti staatus. Pascali erinevad dialektid (mis ei vasta standartile), näiteks GNU-Pascal, Free Pascal Edasiarendused uuteks keelteks, mis järgivad Pascali traditsioone (Delphi, Modula-2, Oberon) Mõisteid Identifikaator Nimi muutujale, konstandile, programmile, alamprogrammile jms, mis koosneb ladina tähtedest (a.. z), numbritest, allkriipsudest ja algab tähega või allkriipsuga. Standarti järgi maksimaalselt 255 tähemärki. Tavaliselt vähem, näit Turbo Pascalis 63 märki. Free Pascal lubab kasutada identifikaatoreid kuni 255 sümboliga. Suuri ja väikeseid tähti ei eristata. Soovitav on kasutada 1-2 märgist pikemaid nimesid, mis kajastaksid muutujate, konstantide jt kasutusala, alamprogrammi tegevust jms. Arusaadavust saab tõsta ka

2 Lühike kokkuvõte Pascal-keele süntaksist 2 suurtähtede abil: KarudeArv. Metakeel Materjalides kasutatakse Pascal-keele konstruktsioonide kirjeldamiseks metakeelt, mis sarnaneb nn Backus- Naur'i vormile (BNF). Vaja on seda selleks, et keele lausete ülesehitus üheselt arusaadav oleks. Ainult näidete varal kõiki võimalusi esitada on päris keeruline. Olulised metakeele sümbolid on järgmised: Keelesõnad (nn reserveeritud sõnad) kirjutatakse nii, nagu nad välja näevad < > - noolsulgude vahele paigutatakse selgitus, mis antud kohas tegelikult olema peab (näit <programmi laused> tähendab seda, et antud kohale programmis tohib panna kõikvõimalikke legaalseid Pascalkeele lauseid, mis antud programmiosas lubatud on. [ ] - kandiliste sulgude vahele pannakse keele sõnad, lausete osad vms, mis tohib selles kohas paikneda, kuid tingimata ei pea esinema (ehk võib ka puududa). - püstkriipsuga eraldatakse üksteisest alernatiivid - antud kohas programmis võib paikneda üks toodud osadest. Ei sulge ega püstkriipse programmi sisse tegelikult ei kirjutata. Programmi struktuur Järgnevalt on näidatud Pascalkeelse programmi struktuuri. Kasutatud on metakeelt. Struktuuri juures olevad kursiivis tekstid on maakeelsed selgitused metakeele kasutamisest programmistruktuuri esitamiseks. Lihtsamal juhul on programmi struktuur järgmine: PROGRAM <programmi_nimi>; (<programmi_nimi> asemele peab kirjutama tegeliku nime, mis vastab sellele esitstud reeglitele (vt mõistet Identifikaator) [<deklaratsioonide osa>] (Siin on kasutatud nurksulge näitamaks, et kui programm ei kasuta muutujaid, siis deklaratsioonide osa ei ole vaja lisada, lisaks tuleb see osa oma mõistusele ja keelereeglitele vastavalt kujundada ) BEGIN (keelesõna, täpselt nii tuleb kirjutada; kuna Pascal ei ole tõstutundlik keel, siis võib kasutada ka väiketähti; keelesõnad on ka END ja PROGRAM) END. <programmi laused> (programm ise, vastavuses kõigi keelereegitega) Iga lause lõputunnus on semikoolon, kogu programmi lõpetab punkt. Begin-i ja end-i vahele kirjutatakse kogu algoritm, ehk täidetavad sammud. Deklaratsioonid Deklaratsioonide osa võib koosneda: konstandideklaratsioonidest tüübideklaratsioonidest muutujadeklaratsioonidest Lihtandmetüübid CONST TYPE VAR Väärtuste ja andmete hoidmiseks programmi töö jooksul kasutatakse muutujaid. Kuna andmed võivad olla erineva iseloomuga (arv, tekst, jms), vajatakse nende jaoks erinevaid andmetüüpe.

3 Lühike kokkuvõte Pascal-keele süntaksist 3 Esialgu kasutame järgmisi skalaarseid ehk lihtandmetüüpe: täisarvutüüp INTEGER Kasutatakse täisarvude (ilma komakohata arvude) hoidmiseks. Lisaks sellele on veel suuremaid ja väiksemaid täisarvulisi muutujatüüpe (sõltub ka keele versioonist) reaalarvutüüp REAL Komakohaga arvude hoidmiseks, ka nende jaoks võib leida suuremat suurust mahutavaid ja täpsemaid andmetüüpe. Vastava konstandi kirjutamisel tuleb koma asemel kasutada punkti (Näit: 1.34) tõeväärtustüüp BOOLEAN Loogikatüüpi muutuja, mis võib omada vaid 2 väärtust - true ja false. märgitüüp CHAR Kuhu mahub täpselt üks sümbol ASCII tabelist. Märgikonstandi kasutamiseks programmi tekstis tuleb ta ümbritseda ülakomadega (Näit: 'a'). stringitüüp STRING Suvaliste märkide jada. Tegelikult on tegemist juba struktuurse andmetüübiga. Vastava konstandi kasutamiseks tuleb ta ümbritseda ülakomadega. (Näit: 'See on string.') Muutujate deklareerimine Muutuja on oluline mõiste ja programmeerimiskeele komponent, mille abil saab programmi töö jooksul meeles pidada vajalikke väärtuseid. Muutujal on nimi, aadress (mälupesa number, kus ta tegelikult paikneb) ja väärtus. Programmeerijal pole üldjuhul vaja teada tema aadressi, vaid muutuja väärtustamine ja väärtuse kasutamine toimub nime kaudu. Muutujadeklaratsiooni järgi eraldatakse staatiliselt mäluruum muutujate jaoks. Pascalis on kohustuslik kõigi muutujate deklareerimine programmi alguses. VAR Näit: <muutujate nimed> : muutujatüüp; VAR arv1, arv2: integer; jagatis: real; Sisend/väljund laused (sisekäsud) Dialoogi pidamiseks kasutajaga tuleb ekraanile midagi trükkida ja võimaldada kasutajal klaviatuuri vahendusel andmeid sisestada ja otsuseid teha. Lisaks on vaja ka vastuseid ekraanile trükkida. Selleks kasutatakse väljundlauseid ja sisendlauseid. Tegelikult on nii sisend kui ka väljund võimalikud failist ja faili. Kui sulgudes esimesel kohal pole toodud mõnd failimuutujat ([<fail>,]), on tegemist standardsisendiga (klaviatuur) või standardväljundiga (ekraan). Aga failidest räägime me täpsemalt edaspidi. Write[ln](<loetelu>); - väljatrükk ekraanile Read[ln](<loetelu>); - sisendi ootamine klaviatuurilt <loetelu> on komadega üksteisest eraldatud nimekiri, mida antud kohas järjest väljastada tuleb. Nimekiri võib koosneda nii stringkonstantidest kui ka muutujatest. Lihtsaim väljundi vormindamine toimub write ja writeln käskude erinevusi kasutades: esimene teeb lihtsalt väljatrüki, teine aga lisab väljatrükile reavahetuse. Lisaks on võimalik nii muutujatele kui ka konstantidele lisada väljalaiust ja reaalarvude puhul ka komakohtade arvu: Writeln(muutuja[:i[:j]]); i - välja laius (muutuja väärtus trükitakse selle välja parempoolsesse otsa). j - komakohtade arv.

4 Lühike kokkuvõte Pascal-keele süntaksist 4 Näit: writeln('arvude ',a,' ja ',b,' summa on ',summa); Sisendlausega readln saab lugeda väärtusi muutujatesse. Sulgudesse kirjutatakse kas üks muutuja või mitu, sel juhul peavad nad olema üksteisest komadega eraldatud. Näit: readln(a,b); Arukalt sisend- ja väljundlauseid kombineerides kujundatakse dialoog. Siia sobib tuua esimene näide: programm, mis veidi teksti ekraanile kirjutab (vt tervitus.pas). {Programm trükib ekraanile teksti.} Program esimene_katse; begin writeln('tere talv!'); writeln('ohh, polegi veel talv käes ;)...'); end. Ja veidi pikem programm, mis ka kasutajal sekkuda laseb (vt suhtlen.pas) {Programm lihtsast sisendist ja väljundist} program sisse_valja; var nimi: string; begin writeln('mis on Sinu nimi?'); readln(nimi); writeln('väidad, et Su nimi on ',nimi); end. Avaldised Avaldised jagunevad: Aritmeetikaavaldised Loogikaavaldised Stringavaldised Aritmeetikaavaldised Aritmeetika avaldised moodustatakse: Konstantidest Muutujatest Funktsiooni väljakutsetest Aritmeetikaoperaatoritest (+ - / * div mod) Aritmeetikaavaldised moodustavad küllaltki tähtsa osa kogu programmist, eriti arvutuslikust osas.

5 Lühike kokkuvõte Pascal-keele süntaksist 5 Näit: arv1 + 2 on aritmeetikaavadis. Avaldised (mitte ainult aritmeetikaavaldised) võivad olla Omistuslause paremal poolel - leitakse (uus) väärtus mingile muutujale. Väljatrükilauses - leitud väärtus trükitakse kohe välja. Funktsiooni argumendi kohal - leitud väärtus läheb sisendparameetrina funktsiooni. Omistuslause Omistuslauseta ei õnnestu peaaegu ühtegi programmi kirjutada. Selle lause tulemusena saab muutuja lause vasakul poolel endale (uue) väärtuse. <muutuja> := <muutuja> <avaldis> <konstant>; Näit: jagatis:=arv1/arv2; Näitena lühike arvutamisprogramm: {Programm arvutab kolnurga pindala, kui on teada alus ja kõrgus} program kolmnurk; var a, h: integer; begin S: real; writeln('programm arvutab kolmnurga pindala aluse ja kõrguse järgi'); end. write('sisesta alus: '); readln(a); write('sisesta kõrgus: '); readln(h); S:=a*h/2; writeln('kolnmurga pindala on ',S:0:1,'.'); Kuidas saavad muutujad väärtuseid? 1)sisestuslausest (READLN), st. kasutaja paneb muutujasse mingi väärtuse; 2)omistuslausest (:=) - muutujale omistatakse otse mingi väärtus (arv:=1, nimi:='maali'); 3)omistuslausest, aga väärtus arvutatakse eelnevalt välja avaldisest; (Arv:=1+b;) REEGLID: Ükski muutuja ei tohi sattuda enne omistuslause paremale poolele, kui ta pole saanud endale väärtust. Muutujale tohib omistada ainult väärtuseid vastavalt tüübi deklaratsioonile (kui muutuja on täisarvutüüpi, siis komakohaga arve talle omistada ei tohi). Andmetüübid omistuslause mõlemal poolel peavad olema ühesugused Konstandid Kirjeldatakse CONST-lausega. Konstantide kasutamine kuulub teemasse 'programmeerimise stiil': aitab muuta programmi ilmekamaks ja inimesele arusaadavamaks;

6 Lühike kokkuvõte Pascal-keele süntaksist 6 vähendab võimalikku vigade hulka - pika arvu korduval trükkimisel tekkivaid 'näpukad'; muudab programmi modifitseerimise hõlpsamaks - vaja muuta ühe kohas. Kokkuvõte Vead ja andmetüübid lugedes sisse täis- ja reaalarve võib neid ühel real olla mitu, eraldajaks loetakse tühikut, mitut tühikut ignoreeritakse liht- e. skalaarandmetüübid on REAL, INTEGER, CHAR ja BOOLEAN, kõik peale REALi on ka ordinaalsed e. järjestatavad süntaksivead e. kompileerimisaegsed vead avastab kompilaator ja parandama peab need programmeerija. täitmisaegsed vead (run-time error) põhjustavad programmi (crashi) seiskumise ja enneaegse lõpu veaolukorraga (näiteks nulliga jagamine); selliste vigade tekkimise võimalus tuleb programmis miinimumini viia. semantikavigade e loogikavigade tulemuseks on valed vastused - programm töötab, kuid töötab valesti. Stiilist Pascali programmid on vaba vorminguga, kuid neid kirjutades tuleb teksti treppida ja kasutada tühikuid sobivates kohtades, et programmi loetavust tõsta. Vaba vorming tähendab seda, et lauseid ja ka enamasti tühikuid võib paigutada oma äranägemise järele. On siiski soovitused, millest kinni pidada. Ja suurim soovitus on programmi loetavus inimese jaoks (arvuti saab ikka hakkama). REEGEL PARANDAMISEST: ära tee kunagi juhuslikke parandusi nii süntaksi kui semantika vigade puhul, püüa alati aru saada, milles on tegelikult asi ja paranda teadlikult. Programmi kirjutades püstita EESMÄRK: Programm kompileeruks esimese korraga ja läheks õigesti tööle esimesel katsel! St et programmi koodi poleks vaja pärast muuta. Selleks loe programmi tekst enne kompileerimist mõttega läbi. Olulist muutujatest, avaldistest ja omistuslausetest Avaldised esindavad väärtuseid. Muutujad tuleb enne avaldistes kasutamist väärtustada. Muutujatele saab omistada vaid sama tüüpi väärtuseid. Sulud lubavad muuta tehete järjekorda ja vajadusel neid tuleb kasutada. Neid on soovitav kasutada, kui nad aitavad avaldist arusaadavamaks teha. Muutujanimed peavad olema mnemoonilised, st. kirjeldama asja olemust. (Standard)funktsiooni väljakutse koosneb funktsiooni nimest ja sellele järgnevatest sulgudesse pandud argumentidest. REEGEL: Programm peab olema sama hästi arusaadav inimesele, kui ta on täidetav arvutile.