А. Цветкова - Информатика и информационные технологии

15. Модули. Виды модулей

Модуль(UNIT) в Pascal – это особым образом оформленная библиотека подпрограмм. Модуль, в отличие от программы, не может быть запущен на выполнение самостоятельно, он может только участвовать в построении программ и других модулей.

Модуль в Pascal представляет собой отдельно хранимую и независимо компилируемую программную единицу.

Все программные элементы модуля можно разбить на две части:

1) программные элементы, предназначенные для использования другими программами или модулями, такие элементы называют видимыми вне модуля;

2) программные элементы, необходимые только для работы самого модуля, их называют невидимыми (или скрытыми).

unit <имя модуля>; {заголовок модуля}

interface

{описание видимых программных элементов модуля}

implementation

{описание скрытых программных элементов модуля}

begin

{операторы инициализации элементов модуля}

end.

Для обращения к переменной, описанной в модуле, необходимо применить составное имя, состоящее из имени модуля и имени переменной, разделенных точкой.

Рекурсивное использование модулей запрещено. Перечислим, какие бывают виды модулей.

1. Модуль SYSTEM.

Модуль SYSTEM реализует поддерживающие подпрограммы нижнего уровня для всех встроенных средств, таких как ввод-вывод, работа со строками, операции с плавающей точкой и динамическое распределение памяти.

2. Модуль DOS.

Модуль Dos реализует многочисленные процедуры и функции Pascal, которые эквивалентны наиболее часто используемым вызовам DOS, как, например, GetTime, SetTime, DiskSize и так далее.

3. Модуль CRT.

Модуль CRT реализует ряд мощных программ, предоставляющих полную возможность управления средствами компьютера РС, такими, как управление режимом экрана, расширенные коды клавиатуры, цвета, окна и звуковые сигналы.

4. Модуль GRAPH.

С помощью процедур и функций, входящих в этот модуль, можно создавать различные графические изображения на экране.

5. Модуль OVERLAY.

Модуль OVERLAY позволяет уменьшить требования к памяти программы DOS реального режима.

Статической переменной (статически размещенной) называется описанная явным образом в программе переменная, обращение к ней осуществляется по имени. Место в памяти для размещения статических переменных определяется при компиляции программы. В отличие от таких статических переменных в программах, написанных на языке Pascal, могут быть созданы динамические переменные. Основное свойство динамических переменных заключается в том, что они создаются, и память для них выделяется во время выполнения программы.

Размещаются динамические переменные в динамической области памяти (heap-области). Динамическая переменная не указывается явно в описаниях переменных, и к ней нельзя обратиться по имени. Доступ к таким переменным осуществляется с помощью указателей и ссылок.

Cсылочный тип (указатель) определяет множество значений, которые указывают на динамические переменные определенного типа, называемого базовым типом. Переменная ссылочного типа содержит адрес динамической переменной в памяти. Если базовый тип является еще не описанным идентификатором, то он должен быть описан в той же самой части описания типов, что и тип-указатель.

Зарезервированное слово nil обозначает константу со значением указателя, которая ни на что не указывает.

Приведем пример описания динамических переменных.

var p1, p2: ^real;

p3, p4: ^integer;

…

Процедуры и функции работы с динамической памятью

1. Процедура New{var p: Pointer).

Выделяет место в динамической области памяти для размещения динамической переменной p", и ее адрес присваивает указателю p.

2. Процедура Dispose(var p: Pointer).

Освобождает участок памяти, выделенный для размещения динамической переменной процедурой New, и значение указателя p становится неопределенным.

3. Процедура GetMem(var p: Pointer; size: Word).

Выделяет участок памяти в heap-области, присваивает адрес его начала указателю p, размер участка в байтах задается параметром size.

4. Процедура FreeMem(varp: Pointer; size: Word).

Освобождает участок памяти, адрес начала которого определен указателем p, а размер – параметром size. Значение указателя p становится неопределенным.

5. Процедура Mark{var p: Pointer) записывает в указатель p адрес начала участка свободной динамической памяти на момент ее вызова.

6. Процедура Release(var p: Pointer) освобождает участок динамической памяти, начиная с адреса, записанного в указатель p процедурой Mark, т. е. очищает ту динамическую память, которая была занята после вызова процедуры Mark.

7. Функция MaxAvail: Longint возвращает длину в байтах самого длинного свободного участка динамической памяти.

8. Функция MemAvail: Longint возвращает полный объем свободной динамической памяти в байтах.

9. Вспомогательная функция SizeOf(X):Word возвращает объем в байтах, занимаемый X, причем X может быть либо именем переменной любого типа, либо именем типа.

Структурированные типы данных, такие как массивы, множества, записи, представляют собой статические структуры, так как их размеры неизменны в течение всего времени выполнения программы.

Часто требуется, чтобы структуры данных меняли свои размеры в ходе решения задачи. Такие структуры данных называются динамическими. К ним относятся стеки, очереди, списки, деревья и др.

Описание динамических структур с помощью массивов, записей и файлов приводит к неэкономному использованию памяти ЭВМ и увеличивает время решения задач.

Каждая компонента любой динамической структуры представляет собой запись, содержащую, по крайней мере, два поля: одно поле типа «указатель», а второе – для размещения данных. В общем случае запись может содержать не один, а несколько указателей и несколько полей данных. Поле данных может быть переменной, массивом, множеством или записью.

Если в указующей части содержится адрес одного элемента списка, то список называется однонаправленным (или односвязным). Если же он содержит две компоненты, то двусвязным. Над списками можно проводить различные операции, например:

1) добавление элемента к списку;

2) удаление элемента из списка с заданным ключом;

3) поиск элемента с заданным значением ключевого поля;

4) сортировка элементов списка;

5) деление списка на два и более списков;

6) объединение двух и более списков в один;

7) другие операции.

Однако, как правило, необходимости во всех операциях при решении различных задач не возникает. Поэтому в зависимости от основных операций, которые необходимо применить, существуют различные виды списков. Наиболее популярные из них – это стек и очередь.

Стеком называется динамическая структура данных, добавление компоненты в которую и исключение компоненты из которой производится из одного конца, называемого вершиной стека. Стек работает по принципу LIFO(Last-In, First-Out) – «Поступивший последним, обслуживается первым».

Обычно над стеками выполняется три операции:

1) начальное формирование стека (запись первой компоненты);

2) добавление компоненты в стек;

3) выборка компоненты (удаление).

Для формирования стека и работы с ним необходимо иметь две переменные типа «указатель», первая из которых определяет вершину стека, а вторая – вспомогательная.

Пример. Составить программу, которая формирует стек, добавляет в него произвольное количество компонент, а затем читает все компоненты.

Program STACK;

uses Crt;

type

Alfa = String[10];

PComp = ^Comp;

Comp = Record

sD: Alfa;

pNext: PComp

end;

var

pTop: PComp;

sC: Alfa;

Procedure CreateStack(var pTop: PComp; var sC: Alfa);

begin

New(pTop);

pTop^.pNext:= NIL;

pTop^.sD:= sC;

end;

Procedure AddComp(var pTop: PComp; var sC: Alfa);

var pAux: PComp;

begin

NEW(pAux);

pAux^.pNext:= pTop;

pTop:= pAux;

pTop^.sD:= sC;

end;

Procedure DelComp(var pTop: PComp; var sC: ALFA);

begin

sC:= pTop^.sD;

pTop:= pTop^.pNext;

end;

begin

Clrscr;

writeln( ВВЕДИ СТРОКУ );

readln(sC);

CreateStack(pTop, sC);

repeat

writeln( ВВЕДИ СТРОКУ );

readln(sC);

AddComp(pTop, sC);

until sC = 'END';

Очередью называется динамическая структура данных, добавление компоненты в которую производится в один конец, а выборка осуществляется с другого конца. Очередь работает по принципу FIFO (First-In, First-Out) – «Поступивший первым, обслуживается первым».

Пример. Составить программу, которая формирует очередь, добавляет в нее произвольное количество компонент, а затем читает все компоненты.

Program QUEUE;

uses Crt;

type

Alfa = String[10];

PComp = ^Comp;

Comp = record

sD: Alfa;

pNext: PComp;

end;

var

pBegin, pEnd: PComp;

sC: Alfa;

Procedure CreateQueue(var pBegin,pEnd: PComp; var

sC: Alfa);

begin

New(pBegin);

pBegin^.pNext:= NIL;

pBegin^.sD:= sC;

pEnd:= pBegin;

end;

Procedure AddQueue(var pEnd: PComp; var sC:

Alfa);

var pAux: PComp;

begin

New(pAux);

pAux^.pNext:= NIL;

pEnd^.pNext:= pAux;

pEnd:= pAux;

pEnd^.sD:= sC;

end;

Procedure DelQueue(var pBegin: PComp; var sC: