- •Программирование и алгоритмические языки. Курс за второй семестр. Абстрактные типы данных.
- •Задача о раскраске.
- •Перечисление последовательностей фиксированной длины.
- •Var I:tСтраны; c:tЦвет;
- •Два взгляда на диаграммы – графы и автоматы.
- •Деревья
- •Как сократить перебор с возвратом. Перечисление последовательностей переменной длины
- •Словарный порядок на последовательностях произвольной длины
- •Статическая реализация стеков.
- •Очереди. Статическая реализация.
- •Статическая реализация деревьев.
- •Автоматы как структуры данных
- •Статическая реализация графов. Проблема фрагментации памяти. Списочные структуры.
- •Общая схема реализации автомата как списка.
- •Обработка кучи.
- •Динамическая реализация абстрактных типов ссылками. Ссылочные типы Паскаля.
- •Ссылочные типы Паскаля. Синтаксис типов.
- •Объявление списочной структуры в Паскале.
- •Реализация стеков.
- •Реализация очередей.
- •Основные операции над списками.
- •Обработка деревьев. Деревья выражений.
- •Поиск атома.
- •Различные объединения типов. Записи типов с вариантами.
- •Создание дерева. Перевод из префиксной записи. Представление записи.
- •Анализ алгоритма вычисления. Дерево как последовательность ветвей.
- •Задача синтаксического анализа.
- •Графы-выражения.
- •Раздельное описание абстрактных типов. Модульное программирование.
- •Проблема с кратным использованием модулей.
- •Деревья как структуры данных.
- •Деревья поиска.
- •Поиск в дереве поиска.
- •Включение в дерево поиска.
- •Другие обходы дерева. Обход в ширину.
- •Рекурсивные процедуры и функции. Примеры применения.
- •Поиск в дереве.
- •Проблемы с семантикой рекурсии.
- •Введение в машинно-ориентированное (ссылочное) программирование. Оператор Goto.
- •Создание новых структурных операторов.
- •Формальная семантика goto и неструктурных программ.
- •Мини-Паскаль.
- •Представление сложных типов. Адресная арифметика.
- •Проблемы реализации ввода-вывода. Идея буферизации.
- •Реализация процедур read и write.
- •Реализация структур управления.
- •Путь наверх. Реализация процедур-подпрограмм.
- •Передача параметров.
- •Сохранение и восстановление значений. Соглашение о связях.
- •Введение в теоретическое программирование. Границы программирования. Принципиальная и практическая неразрешимость.
- •О формальной спецификации. Мир задачи как автомат.
- •Процедуры как функции на множестве состояний. Процедуры как преобразователи предикатов.
- •Универсальные методы решения задач.
Передача параметров.
procedure Proc(x,y:integer;var z:integer);
begin
z:=x+y;
end;
{основная программа}
proc(a+1, 2, c);
{подготовка фактических параметров}
{подготовка возврата}
{вызов}
Выбирается некоторое поле, где будут находиться значения параметров-значений и адреса параметров-переменных (передача параметров по ссылке).
param
a+1 2 addr(c)
val(a+1)
pointer:=addr(param);
pointer^:=a+1;
pointer:=pointer+cSizeOfInteger;
pointer^:=2;
pointer:=pointer+cSizeOfInteger;
pointer:=addr(c);
Фактически единственным аргументом поля является некоторая стандартная переменная pParam, содержащая адрес списка параметров.
pParam:=addr(param);
Единственная информация, которой обладает подпрограмма – то, что в переменной pParam находится адрес списка параметров с известной структурой. Любая подпрограмма начинается с раскодирования списка параметров.
pointer:=pParam;
x:=pointer^(cSizeOfInt);
pointer:=pointer+cSizeOfInt;
y:=pointer^(cSizeOfInt);
pointer:=pointer+cSizeOfInt;
z:=pointer(cSizeOfInt);
z^:=x;
z^:=z^+y;
goto vozvrat^;
Сохранение и восстановление значений. Соглашение о связях.
Смысл подпрограмм – отделить логику (функцию, операцию как математический объект высокого уровня абстракции) от реализации, определение этой функции на данном языке программирования. Это обязывает к тому, чтобы стандартизировать все детали, не относящиеся к логике. Таким образом, всё, кроме имени функции (адреса начала подпрограммы) и структуры параметров, должно быть общим для всех вызовов. В частности, стандартными должны быть имена vozvrat и pParam. Соответствующее требование носит название стандартного соглашения о связях. Наша схема пока не поддерживает соглашения о связях, а, следовательно, и кратных вызовов.
вызов1 вызов2
vozvrat vozvrat
возврат2 возврат1
восстановление
Второй вызов (точки определения адреса возврата в стандартной переменной vozvrat) портит её значение, поэтому возврат2 невозможен. Кратные же вызовы необходимы не только из соображений удобства программиста. В реальности любой вызов кратный, поскольку наши программы являются подпрограммами главной программы, постоянно работающей на компьютере, а именно ОС.
Вывод: любая подпрограмма должна позаботиться о том, чтобы сохранить те значения, изменения которых вызываемой программой нежелательны. В этом состоит различие на уровне реализации между общими и собственными значениями подпрограммы, локальными и глобальными значениями. Разделение локального и глобального зависит от алгоритмов, но значение системных переменных как адрес возврата должно сохраняться и восстанавливаться всегда.
oldvozvrat:=vozvrat
vozvrat:=oldvozvrat
восстанавливает
Такая организация подпрограмм (сохранение и восстановление) (с помощью обхода дерева глубину с использованием стеков возврата) делает возможным не только кратные, но и рекурсивные вызовы.