14.5. Структура программы

Определения и обозначения

Программа — упорядоченная последовательность команд, которую компьютер выполняет для решения задачи. Команды должны идти в понятном для языка порядке, а не записываться произвольно. Установленная структура помогает компьютеру распознать назначение каждой части.

Заголовок программы — начальная часть, в которой указывают имя программы, если это предусмотрено языком и средой. В Pascal его обычно записывают словом program, затем именем и точкой с запятой. Имя помогает отличать программу и делает её запись более понятной.

Раздел описаний — часть программы, где объявляют используемые объекты, например переменные. Для переменной задают имя и тип, чтобы компьютер знал, какие данные она может хранить. Поэтому команда, использующая переменную, становится однозначной.

Раздел операторов — часть программы, содержащая команды, которые задают действия компьютера. В Pascal он обозначается словами begin и end: команды помещают между ними. Этот блок показывает, какие действия нужно выполнить и где они начинаются и заканчиваются.

Как это устроено

Программу записывают по правилам языка, потому что компьютер не угадывает смысл произвольной записи. Он распознаёт служебные слова, имена и знаки в определённом порядке. Если части перемешаны или границы блока не обозначены, компьютер не сможет правильно разобрать текст.

Общий порядок таков: сначала идёт заголовок, затем описания необходимых объектов, а после них — команды. В рассматриваемой записи Pascal заголовок может зависеть от требований среды, а раздел описаний нужен только тогда, когда программа использует объекты, которые следует объявить. Раздел операторов является основной обязательной частью, потому что именно в нём задаются действия программы.

Служебное слово begin показывает начало раздела операторов, а end — его конец. Команды помещают внутрь, чтобы язык мог отличить выполняемые действия от объявлений. После end в полной записи программы ставят точку, обозначающую завершение всей программы.

Объявление переменной должно предшествовать её использованию, потому что сначала компьютеру нужно узнать её имя и тип. После этого переменную можно указать в командах ввода, вычислений или вывода. Например, переменная a может получить число командой readln(a), участвовать в выражении s := a + b и быть выведена командой writeln(s).

Целая программа складывается из частей, каждая из которых выполняет свою роль. В записи program Sum; указан заголовок, а в строке var a, b, s: integer; объявлены три целые переменные. Между begin и end находятся команды ввода двух чисел, вычисления суммы и её вывода, поэтому компьютер видит полный порядок действий.

Части программы и их назначение

Таблицу удобно использовать как краткую проверку структуры: сначала найдите заголовок и описания, затем проверьте блок команд. По столбцу «Где располагается» можно обнаружить переставленные части. По столбцу «Что содержит» легко понять, не перепутаны ли объявления с выполняемыми командами.

Разбор задач

Задача 1. Рассмотрите заготовку программы и укажите, где в ней должны находиться имя программы, объявления переменных и команды.

Нужно распределить элементы по их назначению и положению. Пусть заготовка содержит имя Test, переменные a и b, а также команду вывода. Проверим её сверху вниз, не смешивая описания с действиями.

1. Имя Test поместим в заголовок после слова program.
2. Объявления a и b запишем в разделе описаний после слова var, указав тип.
3. Команду вывода поместим в блок между begin и end.

Ответ: имя находится в заголовке, переменные — в разделе описаний, а выполняемые команды — в разделе операторов. Например, команда writeln(a) не может заменить объявление a. Сначала объект описывают, затем используют.

Задача 2. Составьте структуру программы, которая вводит два числа и выводит их сумму.

Сначала определим, какие данные нужны программе и какой результат она должна получить. Для двух введённых чисел понадобятся переменные a и b, а для результата — s. Все они будут целыми, поэтому в описании укажем тип integer.

1. Запишем заголовок: program Sum;.
2. В разделе описаний объявим var a, b, s: integer;.
3. Откроем раздел операторов словом begin.
4. Выполним ввод readln(a, b), затем вычислим s := a + b и выведем writeln(s).
5. Закроем блок словом end и поставим точку.

Ответ: структура должна иметь вид «заголовок — описания — begin — ввод, вычисление и вывод — end». Порядок действий внутри блока тоже важен: сначала нужно получить числа, затем сложить их. Если вычисление поставить до ввода, программа будет использовать ещё не полученные данные.

Задача 3. Исправьте ошибки структуры в программе вычисления площади прямоугольника.

В заготовке пропущено объявление переменной, одна команда находится до begin, а конец блока записан неверно. Для площади нужны длина a, ширина b и результат s. Исправление выполняем по частям, проверяя и объявления, и границы блока.

1. В раздел var добавим a, b, s: integer.
2. После begin разместим ввод a и b, затем команду s := a * b.
3. После вычисления запишем writeln(s).
4. Закроем раздел правильным словом end и завершим программу точкой.

Ответ: все используемые переменные объявлены, команды находятся внутри блока, а его границы обозначены словами begin и end. Такая проверка устраняет именно структурные ошибки. После неё отдельно можно проверять, правильно ли выбрана формула площади.

Типичные ошибки

Команды вне раздела операторов. Так бывает, когда ввод или вычисление записывают сразу после заголовка. Проверьте, стоят ли все выполняемые действия между begin и end.

Необъявленная переменная. Её часто начинают использовать, забыв добавить имя и тип в раздел var. Найдите каждое имя в командах и убедитесь, что для него есть предварительное объявление.

Перепутаны begin и end. Начинающие иногда ставят end перед командами или заменяют служебное слово другим. Проверьте: begin должен открывать блок, а end — закрывать его после последней команды.

Произвольный порядок частей. Ошибка возникает, если объявления перемещают после команд или заголовок ставят в середину программы. Сверьте запись с последовательностью: заголовок, описания, затем блок операторов.

Связь с другими темами

Для понимания структуры программы нужны представления об алгоритме и команде. Алгоритм задаёт порядок действий, а программа записывает эти действия на языке, понятном компьютеру. Поэтому структура помогает превратить последовательность алгоритма в правильную программную запись.

Также нужно различать данные, переменные, ввод и вывод. Данные являются информацией, переменная хранит её, ввод получает значения, а вывод показывает результат. Это помогает понять, почему переменные объявляют заранее, а команды ввода и вывода помещают в раздел операторов.

Такая структура сохраняется и в более сложных программах. Ветвления и циклы добавляют новые действия внутрь блока операторов, а подпрограммы требуют новых описаний и правил размещения. Умение проверять части программы пригодится при создании и исправлении любого алгоритма.

Что запомнить

• Программа должна соответствовать правилам структуры выбранного языка.
• Части программы располагаются в установленном порядке.
• Объявления сообщают программе об используемых объектах.
• Команды, выполняемые компьютером, записываются в разделе операторов.
• Начало и конец блока команд обозначаются установленными средствами языка.
• Перед запуском программы полезно проверить и её структуру, и правильность команд.