Основы программирования (работа 1)

Основы программирования

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

Факультет информатики и вычислительной техники

Кафедра вычислительной техники

Киев 2000

Динамическое распределение памяти. Списковые структуры. Технические характеристики предлагаемого модуля для работы с односвязным списком. Листинг модуля Dinamo. Листинг программы, при написании которой был использован модуль Dinamo.

В языке программирования Паскаль, как и в других языках, всегда много используются переменные. В Паскале все переменные, которые мы используем в программе, должны быть заранее описаны, то есть, должен быть указан их тип: целое число, строка и т.п. Но зачастую не возможно заранее знать, какого типа переменная нам будет нужна. Для этих целей и служат динамические переменные, или указатели. Для их создания следует перед идентификатором вставить специальный символ ^. Прежде чем в программе можно будет использовать динамические переменные, следует выделить память, куда будут накапливаться значения соответствующего типа. Только после этого указатель будет содержать корректный адрес памяти. Размещение динамических переменных производится в специальной области памяти Heap. Динамические переменные ничем не отличаются от обычных переменных. Над ними можно производить все действия, что и с обычными переменными. Для работы с динамическим распределением памяти очень удобно использовать связанные структуры данных, например односвязные списки.

Простейшим примером списка является массив, в котором последовательно расположены все его элементы. Но у такого представления есть существенный недостаток – требуется заранее точно указать количество элементов массива. Поэтому лучше воспользоваться более гибким механизмом – динамическими переменными. Наглядно это выглядит так:

Первый элемент Последний элемент

В схеме каждый элемент разбит на два логических поля: Curr – обозначает все содержательные данные, и Next – указатель на следующий элемент списка. У последнего элемента указатель установлен в Nil, что используется для инициализации не распределенных динамических переменных. Данный список называется односвязным, поскольку движение от элемента к элементу в нем происходит только в одном направлении. Односвязный список использован в модуле Dinamo как один из вариантов работы с динамическими структурами.

Как происходит работа с элементами односвязного списка, например, вставка нового элемента? Лучше всего это можно проиллюстрировать следующим рисунком на примере односвязного списка из трех элементов.

Как мы видим, первым действием указателю нового элемента присваивается значение указателя второго элемента (на последний элемент списка), вторым действием разрывается связь между вторым и последним элементом, а вместо этого указатель второго элемента связывается с новым элементом списка.

В данной программе для работы с динамически распределяемой областью используются процедуры New(Var P : Pointer) и Dispose(Var P : Pointer). Первая позволяет создать в Heap-области новую динамическую переменную, используя при этом все свободное количество памяти, которое требуется для значения заданного типа данных. Процедура Dispose освобождает динамическую переменную, выделенную для Р по соответствующему вызову New. После вызова Dispose любые обращения к значению Р^ могут привести к ошибкам. То есть, каждому вызову New должен соответствовать вызов Dispose.

В разработке предложенной программы и модуля также был использован процедурный тип данных. Процедурные типы данных позволяют интерпретировать процедуры и функции как объекты, которые можно использовать при определении переменных и передаче параметров. В программе при вызове такой переменной с соответствующими ей параметрами происходит выполнение назначенной ей процедуры или функции. Синтаксис записи описания процедурного типа соответствует синтаксису обычного заголовка процедуры либо функции.

Технические характеристики предлагаемого модуля для работы с односвязным списком.

В данном модуле реализованы все основные функции, которые необходимы для качественной работы с данными, а именно: создание, вставка, поиск, удаление и просмотр информации, содержащейся в односвязном списке.

В процедуре, которая позволяет создавать новые записи, возможен непосредственный ввод информации с клавиатуры. Это обеспечивает некоторую мобильность программы.

Процедура вставки обеспечивает запись нового, введенного с клавиатуры, элемента в то место списка, которое пользователь считает необходимым.

Процедура удаление также обеспечивает удаление элемента, предварительно найденного в списке, в каком бы месте списка он не находился.

Просмотр обеспечивает последовательный, начиная с первого элемента, просмотр всех элементов, содержащихся в списке. Управление просмотром осуществляется клавишей "пробел".

Данный модуль удобен в использовании, управление отдельными процедурами требует определенной предварительной типизации.

Листинг программы program dinamo11;

uses Crt, Graph;

type

pitem = ^adresses;

adresses = record

inf : string;

next : pitem;

prev : pitem;

end;

var

tcurr, tfirst, tlast, dont, temp : pitem;

r: char;

adre: string;

a : integer;

Procedure Novoe;

begin

if tfirst=Nil then

begin

new(tcurr);

writeln('Адрес');

readln(adre);

tcurr^.inf:=adre;

tcurr^.next:=nil;

tfirst:=tcurr;

end

else

begin

writeln ('adresses');

readln(adre);

new(tcurr^.next);

tcurr:=tcurr^.next;

tcurr^.inf:=adre;

end;

tcurr^.next:=nil;

dont:=tcurr;

end;

Procedure Prosm;

begin

tcurr:=tfirst;

while tcurr <> nil do

begin

writeln(tcurr^.inf);

repeat

r:=readkey;

until r in [#32];

tcurr:=tcurr^.next;

end;

tcurr:=dont;

repeat

until keypressed;

end;

Procedure Poisk;

begin

a:=0;

writeln ('Chto iskat?');

readln(adre);

tcurr:=tfirst;

while tcurr <> nil do

begin

if tcurr^.inf<>adre then

tcurr:=tcurr^.next

else

begin

writeln (tcurr^.inf);

tcurr:=nil;

a:=1;

end;

if a=0 then

begin

writeln ('Not found');

end;

tcurr:=dont;

repeat

until keypressed;

end;

Procedure Vstavka;

begin

a:=0;

writeln ('Posle chego vstavka?');

readln(adre);

if adre='-' then

begin

new(temp);

writeln ('Chto?');

writeln ('adresses');

readln(adre);

temp^.inf:=adre;

temp^.next:=tfirst;

tfirst:=temp;

end

else

begin

tcurr:=tfirst;

begin

while tcurr<>nil do

begin

if tcurr^.inf<>adre then tcurr:=tcurr^.next

else

if (tcurr^.next=nil) and (a=0) then

begin

Novoe;

a:=1;

tcurr:=nil;

end

else

if (tcurr<>nil) and (a=0) then

begin

new(temp);

writeln ('Chtooo?');

writeln ('adresses');

readln(adre);

temp^.inf:=adre;

temp^.next:=tcurr^.next;

tcurr^.next:=temp;

tcurr:=dont;

a:=1;

end;

if a=0 then writeln ('Not found');

repeat

until keypressed;

tcurr:=dont;

end;

Procedure Deleting;

begin

writeln ('Chto deletet?');

readln(adre);

tcurr:=tfirst;

temp:=tfirst;

while tcurr <> nil do

begin

if tcurr^.inf<>adre then

begin

temp:=tcurr;

tcurr:=tcurr^.next;

end

else

begin

if tcurr=tfirst then

begin

tfirst:=temp^.next;

tcurr:=dont;

end

else

if tcurr^.next=nil then

begin

temp^.next:=tcurr^.next;

tcurr:=temp;

tcurr^.next:=nil;

dont:=tcurr;

end

else

begin

temp^.next:=tcurr^.next;

tcurr:=temp;

end;

tcurr:=dont;

writeln ('Alles');

repeat

until keypressed;

end;

begin {programmka}

tfirst:=nil;

repeat

{clrscr;}

writeln('(С)оздавать, (П)росмотр, (У)даление, По(и)ск, (B)ставка');

repeat

r:=readkey;

until r in ['c','g','b','d','e', #27];

case r of

'c' : Novoe;

'g' : Prosm;

'b' : Poisk;

'd' : Vstavka;

'e' : Deleting;

end;

until r=#27;

{dispose(tcurr);

dispose(temp);}

end.

Модуль DINAMO

unit Dinamo;

Interface

uses Crt;

type

pitem=^tlist;

tlist=record

inf:pointer;

next:pitem;

end;

taction=procedure(p:pointer);

t_test=function(p:pointer):boolean;

Function New_item(p:pointer):pitem;

Function Make_item(dont:pitem; p:pointer):pitem;

Procedure Prosm(first:pitem;act:taction);

Function Find(first:pitem; test:t_test; act:taction):pitem;

Procedure Deleting(first:pitem;test:t_test);

Function Deleting_f_end(first:pitem; test:t_test):pitem;

Function Insert_head(first:pitem;p:pointer):pitem;

Procedure Insert(first:pitem;test:t_test; p:pointer);

Implementation

Function New_item(p:pointer):pitem;

var tcurr :pitem;

begin

new(tcurr);

tcurr^.inf:=p;

tcurr^.next:=nil;

end;

Function Make_item(dont:pitem;p:pointer):pitem;

var tcurr:pitem;

begin

new(tcurr^.next);

tcurr:=dont;

tcurr:=tcurr^.next;

tcurr^.inf:=p;

tcurr^.next:=nil;

end;

Procedure Prosm(first:pitem; act:taction);

var tcurr: pitem;

begin

tcurr:=first;

while tcurr <> nil do

begin

act(tcurr^.inf);

tcurr:=tcurr^.next;

end;

Function Find(first:pitem; test:t_test; act:taction):pitem;

var tcurr:pitem;

begin

tcurr:=first;

while tcurr <> nil do

begin

if test(tcurr^.inf)=false then

tcurr:=tcurr^.next

else

begin

if test(tcurr^.inf)=true then

begin

act(tcurr^.inf);

tcurr:=tcurr^.next;

end;

Procedure Deleting(first:pitem; test:t_test);

var tcurr,temp:pitem;

begin

tcurr:=first;

temp:=first;

while tcurr <> nil do

begin

if test(tcurr^.inf)=false then

begin

temp:=tcurr;

tcurr:=tcurr^.next;

end

else

begin

if tcurr=first then

begin

first:=temp^.next;

end

else

begin

temp^.next:=tcurr^.next;

tcurr:=temp;

end;

Function Deleting_f_end(first:pitem; test:t_test):pitem;

var tcurr,temp : pitem;

begin

tcurr:=first;

temp:=first;

while tcurr <> nil do

begin

if test(tcurr^.inf)=false then

begin

temp:=tcurr;

tcurr:=tcurr^.next;

end

else

if tcurr^.next=nil then

begin

temp^.next:=tcurr^.next;

tcurr:=temp;

tcurr^.next:=nil;

end;

Function Insert_head(first:pitem;p:pointer):pitem;

var tcurr, temp :pitem;

begin

new(temp);

temp^.inf:=p;

temp^.next:=first;

first:=temp;

end;

Procedure Insert(first:pitem;test:t_test; p:pointer);

var tcurr, temp : pitem;

begin

if test(tcurr^.inf)=true then

begin

new(temp);

temp^.inf:=p;

temp^.next:=tcurr^.next;

tcurr^.next:=temp;

end;

begin

end.

Программа, использующая модуль DINAMO

program DODAVANNYA;

uses Dinamo, Crt;

type

pdata=^tdata;

tdata=record

a:string[20];

end;

var

r: char;

dont,first,ptemp: pitem;

b:string[20];

tmp :pdata;

Procedure Novoe;far;

begin

new(tmp);

writeln('Vvedite zifru');

read(b);

if first=nil then

begin

with tmp^ do a:=b;

dont:=new_item(tmp);

first:=new_item(tmp);

end

else

begin

with tmp^ do a:=b;

dont:=make_item(dont,tmp);

end;

Procedure Print(p:pointer);far;

begin

with pdata(p)^ do

begin

writeln(a);

writeln('<>< <>< <><');

end;

repeat

r:=readkey;

until r in [#32]

end;

Function test(p:pointer):boolean;far;

var t : boolean;

begin

with pdata(p)^ do t:=a=b;

end;

Procedure ToBeFound;far;

begin

new(tmp);

writeln('What must I to find?');

read(b);

Find(first,test,Print);

repeat

until keypressed;

end;

Procedure Vstav;far;

begin

new(tmp);

writeln('Posle chego?');

read(b);

if b = 'h' then

begin

writeln('Chto?');

readln(b);

with tmp^ do a:=b;

first:=Insert_head(first,tmp);

end

else

begin

ptemp:=Find(first,test,Print);

if ptemp<>nil then

begin

writeln('Chto?');

readln(b);

with tmp^ do a:=b;

Insert(ptemp,test,tmp);{Type mismatch}

end;

if ptemp=nil then

begin

writeln('Chto?');

readln(b);

with tmp^ do a:=b;

dont:=new_item(tmp);

end;

begin {programmka}

first:=nil;

repeat

{clrscr;}

writeln('(С)оздавать, (П)росмотр, (У)даление, По(и)ск, (B)ставка');

repeat

r:=readkey;

until r in ['c', 'g','b','d','e', #27];

case r of

'c' : Novoe;

'g' : Prosm(first,Print);

'b' : ToBeFound;

'd' : Vstav;

{'e' : Delet; }

end;

until r=#27;

dispose(tmp);

end.