Материал: KTE (1)
3. Елементи програмування
3.1. Засоби програмування
У цьому розділі розглядаються такі засоби програмування на мові Maple, як умовні вирази, цикли, процедури та ін. Взагалі всі інтерактивні засоби обчислень у Maple можна вважати частиною мови Maple, але в цьому розділі увага приділяється саме типовим засобам створення програм. На відміну від звичайних мов програмування написання коду на мові Maple є набагато простішим в основному завдяки інтерактивності та використанню вже готових функцій та шаблонів задач.
Розробники системи рекомендують під час програмування працювати в режимі Worksheet та 1D-Math input.
3.1.1. Умовні вирази
Можна запрограмувати систему на виконання певних дій лише тоді, коли задовольняється певна умова (набір умов). Це реалізується за допомогою умовних конструкцій if.
Є три способи задання умов:
1)if <умова 1> then <елементи 1> end if;
2)if <умова 1> then <элементи 1>
elif <умова 2> then <элементи 2> elif <умова 3> then <элементи 3>
else < елементи 4>
end if;
3) `if` (<умова>, <елемент_правда>, <елемент_хибність>) end if.
Упершому варіанті дії <елементи 1> будуть виконуватися, лише якщо задовольняється <умова 1>.
Удругому варіанті умови розгалужуються за допомогою elif
–«інакше якщо». Якщо жодна з <умов 1,2,3> не задовольняється, будуть виконуватись <елементи 4>.
96
Третій варіант є лаконічним записом, де <елемент_правда> виконуватиметься за правильної <умови>, а <елемент_ хибність> – за неправильної <умові>.
Умови можна задавати використовуючи:
–оператори порівняння <, <=, =, >=, >, <>;
–логічні оператори and, or, not;
–логічні імена true, false, FAIL.
Приклад 3.1. Розглянемо три варіанти запису умовних виразів:
3.1.2. Конструкції циклу
Цикли потрібні, якщо необхідно організувати повторюване виконання певної послідовності команд. Виконувати ці повтори можна трьома шляхами (відповідно є три типи циклів):
1)поки змінна-лічильник не перевищує заданого ліміту (конструкція for/from);
2)для кожного операнда заданого виразу (конструкція
for/in);
3) поки виконується логічна умова (конструкція while). Цикл for/from має такий синтаксис:
> for <лічильник> from <початкове значення> by <крок> to <кінцеве значення> do <елементи> end do.
У цій конструкції <елементи> будуть виконуватися для кожного послідовного значення змінної-лічильника, яке задане початковим, кінцевим значеннями та кроком його зміни. За замовчуванням <початкове значення> = 1, <крок> = 1, <кінцеве значення> = .
97
Цикл for/in має такий синтаксис:
> for <змінна> in <вираз> do <елементи> end do.
Уданому варіанті <елементи> будуть виконуватися при тих значеннях <змінної>, які безпосередньо визначаються <виразом>.
Цикл while має такий синтаксис:
> while <умовний вираз> do <елементи> end do.
Уданому разі <елементи> виконуються доти, поки виконується умова в <умовному виразі>.
Можна також комбінувати конструкції циклів між собою
певним чином: > for/from/while та > for/in/while.
Приклад 3.2. Порівняємо роботу різних конструкцій циклів.
Тут лічильник n по черзі набуває значень 1, 2, 3, 4, 5, та одночасно це значення використовується для обчислення квадратного кореня на кожному кроці циклу.
Це є приклад циклу for/in, де список L задає всі значення, яких по черзі набуває лічильник i. Відповідно ці значення лічильника i також використовуються всередині циклу для обчислень.
Цей цикл є мішаним,
типу for/from + while. Тобто лічильник i послідовно набуває значень 11, 13, 15, 17, …, 99, і, як тільки i = 101, виконання обчислень припиняється.
98
3.1.3. Оператори пропуску та переривання
Часто є необхідним пропустити певний крок циклу. Для цього використовують оператор next.
Якщо ж потрібно повністю перервати виконання циклу або іншого елемента програми, наприклад процедури, використовують оператор break.
Приклад 3.3. Порівняємо роботу операторів next та break.
Як видно, для одних і тих самих умов циклу оператор next лише пропускає крок, коли лічильник i = -4, а цикл далі виконується для наступного i. У разі оператора break цикл повністю переривається та для наступних і надалі не виконується.
3.1.4. Процедури
Процедури – це модулі програми, які мають самостійне значення. Вони дозволяють виконувати цілий ряд команд усього лише одним звертанням до процедури через її ім’я. Процедури використовують, наприклад, якщо необхідно часто виконувати один набір дій.
Загальна форма задання процедури є такою:
>name := proc (var1, var2, …) local <vars>; global <vars>;
options <options>; description <string>; expressions;
end proc .
Розберемо детально структуру процедури:
–name – це є ім’я процедури, за яким до неї звертаються в подальшому;
–початок і кінець процедури зазначаються як proc() та
end proc;
99
–proc() або proc (var1,var2,…) є оголошенням
процедури, в круглих дужках за необхідності задають список формальних параметрів процедури;
–local <vars> вводить локальні параметри
(необов’язково);
–global <vars> вводить глобальні параметри
(необов’язково);
–options <options> є заданням опцій, які детально
розглянуті нижче (необов’язково);
–description <string> є оголошенням коментарів, на
цьому закінчується заголовок процедури (необов’язково);
– expressions є тілом процедури, тобто послідовністю команд, що реалізують зміст процедури.
Приклад 3.4. Розглянемо нескладну процедуру, яка обчислює модуль комплексного числа.
Задамо процедуру з ім’ям modc таким чином:
Тут z – це комплексне число, модуль якого обчислюється, і воно є формальним параметром процедури. Значення числа z задається ззовні процедури. Так, наприклад, щоб обчислити модуль для z = 3 + 4i:
Рекомендується при оголошенні процедури розміщувати її структурні елементи на робочій сторінці візуально зручно. Так, для даної процедури:
Якщо тіло процедури містить не одну, а декілька команд, то, як правило, процедура повертає значення останнього виконаного оператора. У будь-якому разі виконання процедури можна перервати оператором Return(value), де value – значення, яке поверне процедура. Value також може бути пустим, тоді використовують оператор запис Return().
Аналогією процедури, що складається лише з однієї дії, є форма задання функції через функціональний оператор →.
100