Математика. Запись арифметических выражений

Если вы - школьник не самых старших классов, то не все, что здесь написано, будет вам понятно. Не огорчайтесь, при дальнейшем чтении непонятные вещи вам не понадобятся.

В правой части оператора присваивания и в операторе WriteLn мы записывали выражения, имеющие численное значение (например, a+b-8). Такие выражения называются арифметическими. В будущем мы увидим, что выражения могут быть не только арифметическими. А сейчас рассмотрим математические возможности Паскаля.

Четыре действия арифметики (и еще два) обозначаются в Паскале следующим образом:

ДЕЙСТВИЕ	РЕЗУЛЬТАТ	СМЫСЛ
2 +3		плюс
4 -1		минус
2 *3		умножить
10 /5		разделить
17 div5		целочисленное деление
17 mod5		остаток от целочисленного деления

На уроках математики мы привыкли писать ab+cd, подразумевая: a умножить на b плюс c умножить на d. В Паскале это выражение мы обязаны писать так: a*b+c*d. Иначе компьютер подумает, что нужно к переменной, имеющей имя ab, прибавить переменную, имеющую имя cd. Во избежание двусмысленности знак умножения положено писать всегда. Например, a * (b+c).

Скобки. Ввиду того, что с клавиатуры всю информацию приходится вводить символ за символом в одну строку, ввод двухэтажных выражений, таких как

,

очень затруднен. Поэтому для обозначения деления и выбрана косая черта. Это выражение на Паскале положено записывать так: (a+1)/(b+1). Если бы мы не поставили скобок, то выражение получилось бы таким a+1/b+1, а это неправильно, так как компьютер, как и мы, всегда перед сложением и вычитанием выполняет умножение и деление, поэтому в последнем случае он бы сначала разделил 1 на b, а затем к результату прибавил a и 1.

Вопрос: когда в выражениях можно ставить скобки? Ответ: всегда, когда у вас возникают сомнения в правильной очередности действий. Лишняя пара скобок не помешает. Пример: записать на Паскале выражение:

Его можно было бы записать так: (1 + a / (2+a*b)) / (3+a) * b. Однако, при такой записи мы не знаем, что Паскаль будет делать раньше - делить (1 + a / (2+a*b)) на (3+a) или умножать (3+a) на b. А от этого зависит результат. Добавим для верности пару скобок: ((1 + a / (2+a*b)) / (3+a)) * b. Теперь все в порядке.

К сожалению, в выражениях разрешается писать только круглые скобки. Квадратные и фигурные запрещены. От этого сложные выражения с большим количеством скобок на глаз воспринимаются с трудом, так как трудно для конкретной скобки увидеть ее законную пару. В этом случае я могу посоветовать идти "от малого к большому", то есть сначала заметить самые малые из взятых в скобки фрагменты выражения (у нас это 3+a и 2+a*b). После этого будет уже легче заметить более крупные фрагменты, такие как 1 + a / (2+a*b), и т.д.

Запись десятичных дробей. Почти во всех языках программирования и уж, конечно, в Паскале, в десятичных дробях принято вместо запятой ставить точку. Пример: 62.8 - шестьдесят две целых восемь десятых.

Математические функции. Кроме четырех действий арифметики Паскаль может выполнять и другие математические действия, например, возведение в квадрат, для чего имеется специальная функция - Sqr. На уроке математики мы обозначаем показатели степени маленькими цифрами и буквами. На компьютере такие цифры и буквы вводить не всегда возможно, поэтому в Паскале принято другое обозначение. Например, пять в квадрате обозначается так - Sqr(5), a+b в квадрате так - Sqr(a+b). Здесь Sqr - сокращение от английского слова square - квадрат. То, что нужно возвести в квадрат, записывается в скобках.

Приведу неполный список математических функций Паскаля:

ДЕЙСТВИЕ	РЕЗУЛЬТАТ	СМЫСЛ
Sqr(5)		возведение в квадрат
Sqrt(25)		корень квадратный
Pi	3.1415...	число пи
Frac(23.192)	0.192	дробная часть числа
Int(3.98)	3.0	целая часть числа
Round(5.8)		округление
Abs(-20)		абсолютная величина(модуль) числа
Random	0.73088	случайное числоиз диапазона (0 - 1)
Random (200)		случайное целое число из диапазона (0 - 199)

Кроме этого, имеются функции sin, cos, arctan, exp, ln и процедура Randomize. К сожалению, в Паскале нет специальной функции для возведения в произвольную степень.

Примеры:

Выражение Sqr(2+1) при вычислении даст 9
Выражение 10+Sqr(2+1) при вычислении даст 19
Выражение 1+Abs(5-8) при вычислении даст 4
Выражение Sqr(2)+Sqrt(35+1) при вычислении даст 10
Выражение Sqrt(8+Int(41.5)) при вычислении даст 7
Выражение 21 div (Round(Pi+1)) при вычислении даст 5

Задание 11: Определите без компьютера, что напечатает данная программа:

VAR a,b: Integer;
BEGIN
a:=(Sqr(2)+1)*(20- Sqr(2*2))-11;
b:=11 div (a-4);
WriteLn (Sqr(a)+b-1)
END.

Вещественные числав Паскале

Вот ошибочная программа:

VAR a,b,y: Integer;
BEGIN
a:=10; b:=6;
y:= a / b;
WriteLn (y)
END.

Паскаль откажется выполнять эту программу, так как знает, что при делении целого на целое результат может получиться дробный, а это значит, что в ячейку y придется записывать дробное число. Но описание VAR a,b,y: Integer запрещает это делать. Вот вам еще один пример придирчивости Паскаля. Если бы мы даже вместо b:=6 написали b:=2, все равно Паскаль отказался бы делить.

Что же делать? Конечно же, Паскаль предлагает простой выход. Программист имеет право любую переменную описать не как целую (Integer), а как вещественную (Real). В этом случае переменная имеет право принимать любые целые и дробные значения. Вот правильная программа:

VAR a,b:Integer;

y:Real;

BEGIN

a:=10; b:=6;

y:=a / b;

WriteLn (y)

END.

По-английски Real читается " 'риэл", переводится "вещественный". Под переменную типа Real Паскаль отводит в памяти ячейку размером в 6 байтов.

Что мы увидим на экране в результате выполния оператора WriteLn (y)? Если вы думаете, что 1.666666, то ошибаетесь. Переменные, описанные как Real, Паскаль выводит на экран в так называемом экспоненциальном формате(виде), с первого взгляда непонятном. Более подробно об этом и других форматах мы поговорим в 14.5, а пока, чтобы заставить Паскаль выводить вещественные числа в обычном, понятном виде, допишем кое-что в оператор вывода - WriteLn (y:8:3). Это значит, что мы хотим численное значение переменной y типа Real видеть на экране в привычном виде с 3 знаками после десятичной точки, а всё изображение числа не должно занимать больше 8 символов, включая целую часть, дробную часть, знак и десятичную точку. Этот оператор напечатает на экране 1.667. Здесь напечатано действительно 8 символов (три пробела, предшествующие единице, видны вам, как пустое место). Вместо 8 и 3 в операторе программист может писать любые имеющие смысл числа.

Поэкспериментируйте: (y:38:3), (y:20:10), (‘Результат равен’, y:8:3).

 

 

Три совета

Дорогой читатель! Если у вас под рукой есть компьютер, то вот вам три моих совета, по своей силе приближающихся к непререкаемым приказам:

1. Программы, которые вы видите в книге, вводите в компьютер и выполняйте их, даже если они кажутся вам почти понятными. В ряде случаев вы получите неожиданные результаты, из чего сделаете вывод, что программы эти вы поняли не до конца.

2. В каждой из этих программ экспериментируйте, то есть разными способами изменяйте в них то, что я как раз в этот момент объясняю. Например, если я объясняю оператор for i:=1 to 5, пробуйте for i:=1 to 10.

3. Выполняйте и сверяйте с ответом все задания. Это, конечно, главный совет из трех. Учтите, что сверенная с ответом правильно работающая программа – ваша победа, сверенная с ответом неправильно работающая программа – временное поражение, отказ от сверки - разгром.

Если вы пожалеете времени и пренебрежете этими советами, то через несколько страниц можете обнаружить трудности в понимании материала и вскоре не сможете правильно составить большинство программ.