- •Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
- •Программирование
- •Часть I
- •Предисловие
- •1. Основные понятия алгоритмизации и программирования
- •1.1. Этапы решения задач на эвм
- •1. Постановка задачи:
- •2. Формализация (анализ и исследование задачи, модели, представление ее в виде уравнений, соотношений, ограничений и т.П.):
- •Понятие моделирования
- •Отладка программы
- •Тест и тестирование программы
- •1.2. Основы алгоритмизации
- •Свойства алгоритма
- •Критерии качества алгоритма
- •Способы описания алгоритмов
- •Структурограмма
- •Синтаксическая диаграмма (формулы Бэкуса-Наура)
- •Базовые алгоритмические конструкции
- •Примеры команды если
- •1.3. Теоретические основы программирования
- •Арифметические выражения
- •Арифметические выражения записываются по следующим правилам:
- •Лабораторная работа № 1 Запись арифметических выражений
- •Задание I
- •Задание II
- •Контрольные вопросы
- •2. Программирование алгоритмов линейной структуры
- •2.2. Основные понятия языка
- •2.3. Данные и способы их организации
- •Порядок объявления и инициализации переменных
- •2.4. Стандартные простые типы данных
- •2.5. Структура программы
- •2.6. Операторы
- •Оператор «выражение»
- •2.7. Организация ввода/вывода данных
- •Лабораторная работа № 2 Программирование алгоритмов линейной структуры
- •Задание I
- •Задание II
- •Задание III
- •Задания для самостоятельной работы
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •Математическая модель
- •Алгоритм (блок - схема)
- •3. Программа
- •4. Результат работы программы
- •Решение
- •Математическая модель
- •4. Результат работы программы:
- •3. Операторы ветвления
- •3.1. Простые и составные условия
- •Операция &&
- •Операция ||
- •Операция !
- •3.2. Составной оператор
- •3.3. Условная операция (?:)
- •3.4. Условный оператор if
- •If (условие) оператор 1; else оператор 2;
- •If (условие) оператор;
- •3.5. Оператор switch
- •3.6. Оператор перехода goto
- •Лабораторная работа № 3 Программирование алгоритмов разветвляющейся структуры
- •Задание I
- •Задание II
- •Задания для самостоятельной работы
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •4. Результат работы программы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •4. Результат работы программы
- •4. Циклы
- •4.1. Оператор цикла с параметром (for)
- •4.2. Оператор цикла с предусловием (while)
- •4.3. Оператор цикла с постусловием (do while)
- •Отличие оператора цикла while от оператора цикла do..While
- •4.4. Вложенные циклы
- •Математическая модель
- •Лабораторная работа № 4 Программирование алгоритмов циклической структуры
- •Задание I
- •Задание II
- •Задание III
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •4. Результат работы программы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •4. Результат работы программы
- •5. Подпрограммы
- •5.1. Понятие подпрограммы
- •5.2. Формальные и фактические параметры
- •5.3. Локальные и глобальные переменные
- •5.4. Функции
- •Задание I
- •Задание II
- •Лабораторная работа №5 Использование функций для решения прикладных задач
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •3. Программа 4. Результат работы программы:
- •6. Итерация и рекурсия
- •6.1. Понятие итеративного процесса
- •6.2. Понятие рекурсии
- •Лабораторная работа №6 Программирование рекурсивных алгоритмов
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •2. Алгоритм
- •3. Программа
- •4. Результат работы программы
- •7. Одномерные массивы
- •7.1. Понятие структурированного типа данных
- •7.2. Понятие и описание типа массив
- •7.3. Одномерные массивы
- •7.4. Основные действия над элементами массивов
- •1. Инициализация массива: присвоение каждому элементу начального значения:
- •2. Вывод массива на экран:
- •3. Обработка массива
- •Лабораторная работа №7 Использование числовых одномерных массивов
- •Задание I
- •Задание II
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения задания II лабораторной работы
- •Решение
- •Математическая модель
- •4. Результат работы программы:
- •8. Двумерные массивы
- •Лабораторная работа №8 Двумерные массивы
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •Математическая модель
- •9. Алгоритмы решения задач внутренней сортировки и алгоритмы поиска информации
- •9.1. Сложность алгоритмов
- •9.2. Постановка задачи поиска
- •9.3. Последовательный (линейный) поиск
- •9.4. Бинарный поиск
- •9.5. Постановка задачи сортировки данных
- •9.6. Прямые и быстрые методы внутренней сортировки
- •9.7. Сортировка вставками
- •9.8. Сортировка с помощью прямого выбора
- •9.9. Сортировка с помощью прямого обмена
- •Лабораторная работа № 9 Задачи сортировки и поиска
- •Контрольные вопросы
- •10. Указатели и массивы
- •10.1. Указатели
- •10.2. Взаимосвязь между массивами и указателями
- •10.3. Порядок объявления динамических массивов
- •10.4. Передача массивов в качестве параметров функции
- •Лабораторная работа №10 Применение массивов и указателей для решения прикладных задач
- •Задание I
- •Задание II
- •Задание III
- •11. Особенности работы с функциями
- •11.1. Способы передачи параметров в функцию
- •11.2. Передача имен функций в качестве параметров
- •11.3. Перегрузка функций
- •Лабораторная работа № 11 Исследование способов работы с функциями
- •Задание I
- •Задание II
- •12. Строки как массив элементов типа char
- •Лабораторная работа № 12
- •Задание I
- •Изучение способов формирования строк в языке Си
- •Применение функций работы со строками для обработки символьных массивов
- •Задание II
- •13. Строки как специальный класс string
- •Лабораторная работа № 13 Исследование способов работы с функциями
- •Задание I
- •Задания для самостоятельной работы
- •Контрольные вопросы
- •Форма отчета
- •14. Структуры
- •14.1. Изучение порядка объявления и инициализации структур
- •14.2. Программирование с использованием структур
- •14.3. Использование функций для работы с производными типами данных
- •Лабораторная работа № 14 Применение структур для решения прикладных задач
- •Задание I
- •15. Файлы
- •15.1. Подход с использованием возможностей языка Си
- •Ifstream идентификатор_потока(имя_файла,ключи_потока);
- •Лабораторная работа № 15 Исследование методов доступа к файлам данных
- •Задание I
- •1. Работа с неструктурированными данными
- •2. Работа со структурированными данными
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Литература
- •Приложение 1 Порядок выполнения лабораторных работ
- •Приложение 2 Базовые функции
11.2. Передача имен функций в качестве параметров
Функцию можно вызвать через указатель на нее. Для этого объявляется указатель соответствующего типа и ему с помощью операции взятия адреса присваивается адрес функции:
void f(int a){ /*…*/ } // определение функции
void (*pf)(int); // указатель на функцию
…
pf=&f; //указателю присваивается адрес функции
//(можно написать pf=f;)
pf(10); //функция f вызывается через указатель pf
//(можно написать (*pf)(10) )
Для того чтобы сделать программу легко читаемой, при описании указателей на функции используют переименование типов (typedef). Можно объявлять массивы указателей на функции (это может быть полезно, например, при реализации меню):
//Описание типа PF как указателя
//на функцию с одним параметром типа int:
typedef void (*pf)(int);
//Описание и инициализация массива указателей:
pf menu[]= {&new, &open, save};
// Вызов функции open
menu[1](10);
Здесь new, open, и save - имена функций которые должны быть объявлены ранее. Указатели на функции передаются в программу таким же образом как и параметры других типов:
#include<iostream.h>
typedef void (*PF)(int);
void f1(PF pf)
{ //функция f1 получает в качестве параметра указатель типа pf
pf(5) //вызов функции, переданной через указатель
}
void f(int i ) {cout <<i}
int main()
{
f1(f);
return 0;
}
Тип указателя и тип функции, которая вызывается посредством этого указателя, должны совпадать в точности.
11.3. Перегрузка функций
Часто бывает удобно, чтобы функции, реализующие один и тот же алгоритм для различных типов данных, имели одно и то же имя. Если это имя мнемонично, то есть несет нужную информацию, это делает программу более понятной, поскольку для каждого действия требуется помнить только одно имя.
Использование нескольких функций с одним и тем же именем, но с различными типами параметров, называется перегрузкой функций.
Компилятор определяет, какую именно функцию требуется вызвать, по типу фактических параметров. Этот процесс называется разрешением перегрузки (перевод английского слова resolution в смысле «уточнение»). Тип возвращаемого функцией значения в разрешении не участвует. Механизм разрешения основан на достаточно сложном наборе правил, смысл которых сводится к тому, чтобы использовать функцию с наиболее подходящими аргументами и выдать сообщение, если такой не найдется. Допустим, имеется четыре варианта функции, определяющей наибольшее значение:
// Возвращает наибольшее из двух целых:
int max(int, int);
// Возвращает подстроку наибольшей длины:
char* max(char*, char*);
// Возвращает наибольшее из первого параметра и длины второго:
int max (int, char*);
// Возвращает наибольшее из второго параметра и длины первого:
int max (char*, int);
void f(int a, int b, char* c, char* d)
{
cout << max (a,b) << max (c,d) << max (a,c) << max (c,b);
}
При вызове функции max компилятор выбирает соответствующий типу фактических параметров вариант функции (в приведенном примере будут последовательно вызваны все четыре варианта функции).
Если точного соответствия не найдено, выполняются продвижения порядковых типов в соответствии с общими правилами (см. [1] с. 38 и приложение 3), например, bool и char в int, float и double и т.п. Далее выполняются стандартные преобразования типов, например, int в double или указателей в void*. Следующим шагом является выполнение преобразований типа, заданных пользователем (об этих преобразованиях рассказывается во второй части [1], с. 195), а также поиск соответствий за счет переменного числа аргументов функций. Если соответствие на одном и том же этапе может быть получено более чем одним способом, вызов считается неоднозначным и выдается сообщение об ошибке.
Неоднозначность может появиться при:
преобразовании типа;
использовании параметров-ссылок;
использовании аргументов по умолчанию.
Ниже приведены правила описания перегруженных функций.
Перегруженные функции должны находиться в одной области видимости, иначе произойдет сокрытие аналогично одинаковым именам переменных во вложенных блоках.
Перегруженные функции могут иметь параметры по умолчанию, при этом значения одного и того же параметра в разных функциях должны совпадать. В различных вариантах перегруженных функций может быть различное количество параметров по умолчанию.
Функции не могут быть перегружены, если описание их параметров отличается только модификатором const или использованием ссылки (например, int и const int или int&).
