6. Realizarea Structurilor Fundamentale De Control

6. Realizarea structurilor fundamentale de control

Limbajele orientate spre programarea structurată cuprind instrucţiuni care implementează complet conceptele proiectării structurate şi modularizate a programelor. Instrucţiunile desemnează acţiuni care se aplică datelor în vederea obţinerii rezultatelor scontate printr-un algoritm.

Un program trebuie să execute cel puţin o instrucţiune, chiar dacă aceasta este vidă. În limbajul C, un program se regăseşte sub forma unei funcţii rădăcină, care, la limită, poate avea un corp vid: void main() {}

După modul de realizare a construcţiilor sintactice şi al numărului de acţiuni descrise, există instrucţiuni simple şi instrucţiuni structurate. Pot fi create blocuri de instrucţiuni executabile, denumite instrucţiuni compuse.

Instrucţiunile în Pascal şi C Pascal

C

O instrucţiune compusă este o secvenţă de instrucţiuni (simple, structurate sau compuse) delimitate de: cuvintele rezervate begin şi end

Caracterele { şi }

O instrucţiune simplă descrie o singură acţiune, unic determinată şi executată necondiţionat: Atribuirea, goto, apelul procedurilor, goto, break, continue, instrucţiunea vidă, inline, instrucţiunea vidă return O instrucţiune structurată este o construcţie care conţine alte instrucţiuni (simple, structurate sau compuse), care se execută secvenţial, alternativ sau repetitiv.

Instrucţiunile sînt separate prin caracterul ;. Există şi cuvinte rezervate Caracterul ; este terminator de instrucţiune şi care, pe lîngă rolul lor, îndeplinesc este obligatoriu pentru a marca sfîrşitul şi rol de separator (end, else, fiecărei instrucţiuni. until), în prezenţa lor nefiind necesar sepa-ratorul ;.

Instrucţiuni simple 1. Instrucţiunea vidă Instrucţiunea vidă descrie acţiunea vidă. În C nu are o mnemonică explicită, fiind dedusă din contextul unor construcţii sintactice. Exemple: if (c= =1); else c=2; if (c= =1); else; {;}

2. Instrucţiunea de tip expresie

Instrucţiunea de tip expresie evaluează o expresie care, în cele mai dese cazuri, este de atribuire sau de apel al unei funcţii. Forma generală este: expresie;

Exemple

int x; x=10; x=x+3; x+=4; ++x; // se incrementează x putch(’\n’); /* instrucţiune de apel al funcţiei putch */

Instrucţiunea compusă Instrucţiunea compusă este o succesiunea de instrucţiuni şi declaraţii, cuprinse între o pereche de acolade. Se preferă ca declaraţiile să fie plasate înaintea instrucţiunilor. Forma generală este:

{declaratii instructiuni}

Exemplu:

int a,b; {int t; t=a; a=b; b=t;} Instrucţiunea compusă se utilizează acolo unde este nevoie de o instrucţiune dar sunt necesare acţiuni complexe, care nu pot fi exprimate printr-o instrucţiune simplă.

Instrucţiuni structurate 1. Realizarea structurilor alternative a) Structura alternativă simplă permite realizarea unei ramificări logice binare, în funcţie de valoarea unei condiţii. Instrucţiunea care realizează această structură este if: if(expresie)instrucţiune_1; [else instrucţiune_2];

Exemple:

1) if(a>b) a=c; else a=b; 2) if(a==3) if(b==4) c=2; else c=1; else c=0; 3) if(c!=) a=b; Observaţii: • Terminatorulde instrucţiuni ; se scrie obligatoriu înainte de else; • Expresia instrucţiunii if este întotdeauna inclusă între paranteze.

În locul unei structuri if-then-else se poate utiliza operatorul condiţional ?:, atunci când instrucţiune_1 şi instrucţiune_2 sunt de tip expresie. O instrucţiune de tipul if(expresie) expresie1; else expresie2;

poate fi înlocuită cu: expresie ? expresie1 : expresie2;

Dacă expresie este adevarată, se evaluează expresie1 şi întreaga expresie condiţională ia valoarea expresie1. Altfel, se evaluează expresie2 şi întreaga expresie condiţională ia valoarea expresie2.

Exemple: 1. Determinarea maximului dintre două numere: max=(a>b) ? a:b; 2. Rezolvarea ecuaţiei de gradul I: ax+b=0:a ? printf("Solutia este %10.5f",(float)-b/a) :b? printf("Ecuatia nu are solutii") : printf("Solutii: orice x real");

b) Structura alternativă multiplă (sau selectivă) permite alegerea unei acţiuni dintr-un grup, în funcţie de valorile pe care le poate lua un selector. În limbajul C structura se simulează cu instrucţiunea switch: switch(expresie) {case c_1: instrucţiune_1; case c_2: instrucţiune_2; ……………… case c_n: instrucţiune_n; [default: instrucţiune;]}

Instrucţiunea switch evaluează expresia dintre paranteze, după care caută în lista de expresii constante acea valoarea obţinută.

Pentru a limita acţiunea strict la execuţia instrucţiunii asociate unei valori, instrucţiunea asociată acesteia trebuie să fie compusă şi ultima instrucţiune simplă din componenţa ei trebuie să fie break (execuţia instrucţiunii break determină ieşirea din structura switch).

Structura alternativă multiplă

selector selector = v1 selector = v2 instrucţiune 1

instrucţiune 2

selector = vn …

instrucţiune n

altfel instrucţiune

Exemplu char litera; printf("\nTastati o litera intre a si c"); scanf("%c",&litera); switch (litera) {case ’a’: case ’A’: printf("litera a sau A");break; case ’b’: case ’B’: printf("litera b sau B");break; case ’c’: case ’C’: printf("litera c sau C");break; default: printf("alta litera");}

Realizarea structurilor repetitive a) Structura repetitivă condiţionată anterior este implementată prin instrucţiunea while cu forma generală: while (expresie) instrucţiune; Se evaluează expresia şi dacă este adevărată (diferită de zero) se execută instrucţiunea (simplă, compusă sau structurată); se reia procesul până când la evaluarea expresiei se obţine valoarea zero.

Mecanismul de execuţie a instrucţiunii while

expresie =0 (fals)

 0 (adevărat) instrucţiune

Exemple: 1. while (a>b) a=a+1; 2. i=0; while (i
b) Structura repetitivă condiţionată posterior structura este implementată (cu unele deosebiri faţă de teoria programării structurate), prin intermediul instrucţiuniii do-while. Forma generală este: do instrucţiune while (expresie); Se execută instrucţiune apoi se evaluează expresia; dacă expresia este nenulă, se repetă procesul, altfel se încheie execuţia

Mecanismul de execuţie a instrucţiunii do-while

instrucţiune

 0 (adevărat) expresie =0 (fals)

Instrucţiunea do-while este echivalentă cu secvenţa: instrucţiune; while(expresie) instrucţiune; Exemple: 1. do a=a+1; while (a<=100); 2. #include <stdio.h> main() { unsigned i; i=1; do {printf("+"); printf("-"); i++;} while(i<=80);}

c) Structura repetitivă cu numărător nu este implementată în C. Este simulată prin instrucţiunea for, care poate fi considerată ca o instrucţiune repetitivă cu totul particulară, nedefinită în teoria programării structurate, fiind mai apropiată de structura while.

Instrucţiunea for din C are următoarea formă generală: for(expresie_1; expresie_2; expresie_3)instrucţiune;

Mecanismul de execuţie a instrucţiunii for din C

expresie 1

 0 (adevărat) expresie 2 =0 (fals)

instrucţiune

expresie 3

-

Pentru a simula structura repetitivă cu numărător, se folosesc forme particulare pentru cele 3 expresii: • expresie_1 va fi expresia de iniţializare: contor=valoare iniţială; • expresie_2 controlează terminarea ciclului: contor void main() { float i; for(i=0; i<10; i=i+1.5) printf("\n merge");} Observaţie: expresie_1, expresie_2 şi expresie_3 pot lipsi, instrucţiunea for astfel scrisă, definind un ciclu infinit din care se poate ieşi prin alte mijloace decît cele obişnuite

Instrucţiuni de salt necondiţionat şi ieşire forţată din structuri Instrucţiunea continue se poate folosi numai în interiorul unui ciclu. Prin folosirea ei se abandonează iteraţia curentă şi se trece la următoarea. Forma ei este: continue; Efectul instrucţiunii este: • în interiorul instrucţiunilor while şi do-while: se abandonează iteraţia curentă şi se trece la evaluarea expresiei care controlează terminarea ciclului. • în interiorul instrucţiunii for: se abandonează iteraţia curentă şi se trece la evaluarea lui expresie_3.

Instrucţinea break este folosită numai în interiorul unei instrucţiuni structurate şi are ca efect terminarea imediată a execuţiei instrucţiunii respective. goto este o instrucţiune de salt necondiţionat moştenită din primele limbaje de programare, care nu foloseau principiile programării structurate. Forma generală este: goto etichetă;

Studiul teoretic al structurilor fundamentale

Studiul instrucţiunilor executabile dintr-un limbaj de programare se poate face pornind de la teoria programării structurate.

1. Structura alternativă if-then-else a) Structura fundamentală:

fals

Instrucţiune 2

condiţie

adevărat

Instrucţiune 1

b) Pascal:

if condiţie then instrucţiune1 else instrucţiune2; c) C:

if (expresie) instrucţiune1; else instrucţiune2; d) Concluzii: atît limbajul Pascal cît şi C implementează „natural” structura if-then-else; pot fi implementate uşor structurile if-the şi if-else.

Temă: Vă propunem ca, în mod similar, să continuaţi studiul pentru următoarele structuri: case-of, repetitivă condiţionată anterior, repetitivă condiţionată posterior, repetitivă cu numărător. În cadrul studiului evidenţiaţi apropierea implementării structurilor faţă de definirea lor teoretică. Care dintre limbajele Pascal şi C implementează mai „natural” structurile fundamentale? Aveţi o explicaţie?