Begin - Departamento de Ciencias e Ingeniería de la Computación
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Resolución de Problemas y Algoritmos
Segundo cuatrimestre 2015
Clase 13: Bloques y entornos
Dr. Sergio A. Gómez
http://cs.uns.edu.ar/~sag
Departamento de Ciencias e Ingeniería de la Computación
Universidad Nacional del Sur
Bahía Blanca, Argentina
(Esta clase está basada en una clase del Dr. Alejandro García)
Pascal es estructurado por bloques
PROGRAM MIPROGRAMA
CONST ........
VAR .........
FUNCTION F(X:real):real;
CONST ....... VAR …..
PROCEDURE
BEGIN ... END;
• En Pascal, un programa está
definido por un bloque
compuesto por:
– constantes y variables
– funciones
– procedimientos
– sentencias
PROCEDURE P(…);
CONST...... VAR .....
PROCEDURE
BEGIN ... END;
BEGIN
........................
END.
Resolución de Problemas y Algoritmos
•Los procedimientos y
funciones también están
definidos por un bloque con:
–parámetros
–constantes, variables,
–procedim. y funciones
–sentencias
Dr. Alejandro J. García
2
En Pascal no hay límite en cantidad o anidamiento de bloques
PROGRAM PROGRAMA1;
PROGRAM PROGRAMA2;
PROCEDURE…
PROCEDURE …
FUNCTION …
PROCEDURE…
FUNCTION …
PROCEDURE …
PROCEDURE…
FUNCTION …
BEGIN ........ END;
PROCEDURE…
FUNCTION …
BEGIN ... END.
Resolución de Problemas y Algoritmos
BEGIN ....... END;
BEGIN... END.
Dr. Alejandro J. García
3
El límite es su imaginación
• Pascal está estructurado
por bloques.
• Un programa es un
bloque que puede tener
bloques internos
(procedimientos o
funciones) los cuales
pueden a su vez tener
bloques, y así siguiendo...
• En un programa pueden
incluirse tantos
procedimientos y
funciones como se desee.
Resolución de Problemas y Algoritmos
Dr. Alejandro J. García
4
(P)
Bloques e identificadores
PROGRAM simple;
VAR A, B, C:CHAR;
PROCEDURE P1 (A:REAL);
VAR B: REAL;
BEGIN B:= A; WRITE(B) END;
PROCEDURE P2 (A:REAL);
VAR B, MIA: REAL;
FUNCTION F2 (A:REAL):REAL;
VAR B, DE_F2: REAL
BEGIN B:= A; F2:= B + 1; END;
BEGIN B:= A; WRITE(F2(A)); P1(B) END;
BEGIN
P1(10); P2(5);
Dr. Alejandro J. García
END.Resolución de Problemas y Algoritmos
5
Preguntas sobre el programa “simple”
•
•
•
•
•
•
•
•
¿puede haber dos identificadores IGUALES?
¿puede P2 llamar a P1?
¿puede P2 llamar a F2?
¿puede P1 llamar a F2?
¿puede F2 llamar a P1?
¿puede el programa usar la variable “MIA”?
¿puede P2 o P1 usar la variable “DE_F2”?
¡ HAGA AHORA SUS PREGUNTAS !
(y copie las de sus compañeros)
• Todas las respuestas en la teoría que sigue a
continuación…
Resolución de Problemas y Algoritmos
Dr. Alejandro J. García
6
Estructurado por Bloques
• Elementos de un BLOQUE:
1. identificadores de constantes
2. identificadores de tipos
3. identificadores de variables
4. identificadores parámetros formales (en proc. y func.)
5. identificadores de procedimientos
6. identificadores de funciones
7. sentencias
• Dentro de un mismo bloque no puede haber dos
identificadores iguales para distintos elementos.
• Dos elementos pueden tener el mismo
identificador si pertenecen a diferentes bloques.
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7
(P)
Bloques e identificadores
PROGRAM MIPROG;
{Ejemplo para mostrar identificadores en distintos BLOQUES}
VAR NUM: REAL; T:INTEGER; RESU:BOOLEAN; A:CHAR;
PROCEDURE TECHO (A:REAL; VAR RESU:INTEGER);
{El techo de A es el menor entero mayor que A}
VAR NUM, PEPE: INTEGER;
FUNCTION PARTE_ENTERA (NUM:REAL):INTEGER;
VAR RESU: INTEGER;
BEGIN
RESU:=TRUNC(NUM);
PARTE_ENTERA:=RESU;
END;
BEGIN
NUM:=PARTE_ENTERA(A);
IF NUM = A then RESU:= A else RESU:= NUM + 1;
END;
BEGIN
NUM:= 10.12; TECHO( NUM, T); write(Num,T);
END.
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ELEMENTOS DE
CADA BLOQUE
PARTE_ENTERA:
NUM
RESU
EN TECHO:
A
RESU
NUM,
PEPE
PARTE_ENTERA
EN MIPROG:
NUM
T
RESU
A
TECHO 8
Entorno de referencia para un bloque B
El entorno de referencia de un bloque B está formado por:
• El entorno local: parámetros formales, constantes,
tipos y variables definidas dentro de B y el nombre de
los procedimientos y funciones definidos dentro del
bloque B.
• El entorno global: es el entorno del programa principal
• El entorno no-local: conjunto de identificadores
definidos en los bloques que contienen al bloque B,
exceptuando al global
• El entorno predefinido: definido por el compilador de
Pascal y disponible para todo programa.
Definición: Un identificador es visible en una sentencia
de un Bloque B si es parte de su entorno de referencia.
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9
Uso de identificadores
Es importante distinguir entre:
1. La declaración de un identificador
Ej: VAR precio: real;
FUNCTION recargo (P:real):real;
2. Una referencia a un identificador (cuando se usa)
Ej: precio := round(precio) + recargo(precio);
• Cuando se hace referencia a un identificador:
1. primero se busca en su entorno de referencia local,
2. luego en su entorno de referencia no local,
3. luego en su entorno de referencia global,
4. y finalmente en el entorno de referencia predefinido
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Uso de identificadores
• Por lo anterior, si hay identificadores iguales en
diferentes entornos uno oculta al otro.
1. Un identificador de nombre N en un entorno local
oculta a todo identificador del mismo nombre N en
otro entorno (no-local, global, predefinido)
2. Uno no-local N oculta a otro global de nombre N,
3. Un identificador global N oculta a uno predefinido N
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Estructurado por Bloques
PROGRAM MIPROG;
{Ejemplo para mostrar identificadores en distintos BLOQUES}
VAR NUM: REAL; T:INTEGER; RESU:BOOLEAN; A:CHAR;
PROCEDURE TECHO (A:REAL; VAR RESU:INTEGER);
{El techo de A es el menor entero mayor que A}
VAR NUM, PEPE: INTEGER;
FUNCTION PARTE_ENTERA (NUM:REAL):INTEGER;
VAR RESU: INTEGER;
BEGIN
RESU:=TRUNC(NUM);
PARTE_ENTERA:=RESU;
END;
BEGIN
NUM:=PARTE_ENTERA(A);
RESU:= NUM + 1;
END;
BEGIN
NUM:= 10.12; TECHO( NUM, T);
END.
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Entorno de
PARTE_ENTERA
LOCAL:
NUM
RESU
GLOBAL:
NUM (no)
T
A (no)
RESU (no)
TECHO
NO LOCAL:
(EN TECHO)
A
RESU (No)
NUM (no),
PEPE
PARTE_ENTERA
12
Alcance de un identificador
• Alcance de identificador I: Es el conjunto de
sentencias desde el cual I es referenciable.
• Esta noción es dual a la de entorno de referencia.
• Hay que notar que en algunas sentencias ese
identificador I puede estar eclipsado por otro I
local.
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13
(1) program prog;
(2) Var i : integer;
(3) Procedure P;
(4) Var i : integer;
(5) Begin
(6)
i := 7;
(7)
write( i );
(8) End;
(9) Begin
(10) i := 5;
(11) write( i );
(12) End.
Ejemplo
El alcance de i del programa
principal son las sentencias:
(10) y (11).
(6) y (7) están fuera de su
alcance pues ese
identificador no es
referenciable allí (pues es
eclipsado por el “i” local de
“P”).
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14
Parámetros actuales (o efectivos)
• Parámetros actuales (actual parameters): en la
llamada al procedimiento o función.
• si el parámetro formal correspondiente es por valor
entonces el parámetro real puede ser:
– un valor (o literal)
– una expresión
– una variable con valor
• si el parámetro formal es por referencia, entonces
debe ser llamado ÚNICAMENTE con una variable
NUM:= 3;
MULT_FRAC ( NUM, 2+4, 3, NUM * 4, NUM, DENO);
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Ejemplos de correspondencia entre parámetros
VAR N1,D1,N2,D2,N,D:Integer;
PROCEDURE MultiplicarFracciones
( Num1, Den1, Num2, Den2: INTEGER;
VAR NumRes,DenRes: INTEGER);
BEGIN
NumRes := Num1 * Num2;
DenRes := Den1 * Den2;
END;
N1:=1; D1:=2; N2:=1; D2:=2;
MultiplicarFracciones (N1,D1,N2,D2, N,D);
Writeln(N,’/’,D);
MultiplicarFracciones (3,4,2,5,N,D);
Writeln(N,’/’,D);
MultiplicarFracciones (2*1,2+2,2,4,N,D);
Writeln(N,’/’,D);
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16
Parámetros en Funciones y Procedimientos
Por valor : <nombre>:<tipo>
Formales
Por referencia: VAR <nombre>:<tipo>
un valor
Pará-
si corresponde a
un parámetro
formal por valor,
puede ser...
metros
una expresión
una variable
Actuales
si corresponde a un
parám. formal por
referencia, debe
una variable
ser únicamente ...
Resolución de Problemas y Algoritmos
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17
Procedimientos y parámetros en Pascal
• MultiplicarFracciones tiene 6 parámetros: 4 por valor (para
recibir datos) y 2 por referencia (para devolver datos)
PROCEDURE MultiplicarFracciones
( Num1, Den1, Num2, Den2: INTEGER;
VAR NumRes,DenRes: INTEGER);
BEGIN
NumRes := Num1 * Num2;
DenRes := Den1 * Den2;
END;
• ¿Puede un procedimiento tener sólo parámetros por valor?
PROCEDURE BAJAR_LINEAS(cant:INTEGER);
var v:integer;
BEGIN
FOR v:=1 TO cant DO writeln;
END;
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18
Procedimientos y parámetros en Pascal
¿ Puede un procedimiento tener sólo parámetros por
referencia?
PROCEDURE PasarAmayuscula(VAR L:char);
begin
L := chr(ord(L) - (ord(‘a’) - ord (‘A’));
end;
¿ Puede un procedimiento no tener parámetros?
PROCEDURE PAUSA;
BEGIN
writeln(‘ pulse ENTER para continuar’);
readln;
END;
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Procedimientos y parámetros en Pascal
• ¿Puede un procedimiento tener un único dato de salida?
PROCEDURE EsVocal (letra :char; var ES: boolean);
BEGIN
CASE letra OF
‘A’,’E’,’I’,’O’,’U’, ‘a’,’e’,’i’,’o’,’u’: Es:=true;
ELSE Es:=false;
END;
• ¿Qué diferencia hay con tener una función?
FUNCTION EsVocal (letra :char): boolean;
BEGIN
CASE letra OF
‘A’,’E’,’I’,’O’,’U’, ‘a’,’e’,’i’,’o’,’u’: EsVocal:=true;
ELSE EsVocal:=false;
END;
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20
Funciones y parámetros en Pascal
• ¿Puede una función no tener parámetros?
FUNCTION leer_letra:CHAR;
var aux: char;
BEGIN
REPEAT
read(aux)
UNTIL (aux>=‘A’) and (aux<=‘Z’) or (aux>=‘a’) and (aux<=‘z’)
leer_letra:= aux
END;
Resolución de Problemas y Algoritmos
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21
Funciones y parámetros en Pascal
• ¿ Puede una función tener parámetros por referencia?
FUNCTION leer_letra(VAR error:boolean) :CHAR;
var aux: char;
BEGIN
read(aux);
IF (aux>=‘A’) and (aux<=‘Z’) or (aux>=‘a’) and (aux<=‘z’)
then error:=FALSE
else error:=TRUE;
{ Alternativa:
error := not ((aux>=‘A’) and (aux<=‘Z’) or (aux>=‘a’) and
(aux<=‘z’) ) ; }
leer_letra:= aux
END;
Resolución de Problemas y Algoritmos
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22
Ejemplo de traza con parámetros por valor
PROGRAM Ejemplo2; {mostrar param por valor}
VAR M,N: integer;
M
PROCEDURE PocoYNada ( A, B: integer);
N
VAR Aux: integer;
BEGIN
write( A, B);
Aux := A ; A := aux + 1; B := Aux;
write( A, B, Aux);
END;
Al comenzar la ejecución se crea el
BEGIN
registro de activación. Las variables aún
M:=0;
no tienen valor.
N:=9;
Writeln('Inicialmente M es ',M,' y N es ',N,'.');
PocoYNada(M,N);
Writeln(’Al terminar M es ',M,' y N es ',N,'.')
END.
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??
??
23
Ejemplo de traza con parámetros por valor
PROGRAM Ejemplo2; {mostrar param por valor}
VAR M,N: integer;
0
M
PROCEDURE PocoYNada ( A, B: integer);
9
N
VAR Aux: integer;
BEGIN
write( A, B);
Aux := A ; A := aux + 1; B := Aux;
write( A, B, Aux);
END;
BEGIN
Antes de llamar al procedimiento “PocoYnada”
M:=0;
las variables M y N ya tienen valor asignado.
N:=9;
Writeln('Inicialmente M es ',M,' y N es ',N,'.');
PocoYNada(M,N);
Writeln(’Al terminar M es ',M,' y N es ',N,'.')
END.
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24
Ejemplo de traza con parámetros por valor
PROGRAM Ejemplo2; {mostrar param por valor}
VAR M,N: integer;
PROCEDURE PocoYNada ( A, B: integer);
VAR Aux: integer;
BEGIN
write( A, B);
Aux := A ; A := aux + 1; B := Aux;
write( A, B, Aux);
END; Al entrar al procedimiento se crea un
nuevo registro de activación y los
BEGIN
parámetros toman los valores que les
M:=0;
fueron enviados. Las variables locales
N:=9;
aún no tienen
Writeln('Inicialmente
M es valor.
',M,' y N es ',N,'.');
PocoYNada(M,N);
Writeln(’Al terminar M es ',M,' y N es ',N,'.')
END.
Resolución de Problemas y Algoritmos
Dr. Alejandro J. García
M
0
N
9
A
0
B
9
aux ??
25
Ejemplo de traza con parámetros por valor
PROGRAM Ejemplo2; {mostrar param por valor}
VAR M,N: integer;
PROCEDURE PocoYNada ( A, B: integer);
VAR Aux: integer;
BEGIN
write( A, B);
Aux := A ; A := aux + 1; B := Aux;
write( A, B, Aux);
END;
Antes de terminar el
BEGIN
procedimiento los valores
M:=0;
de A, B y aux cambiaron
N:=9;
Writeln('Inicialmente M es ',M,' y N es ',N,'.');
PocoYNada(M,N);
Writeln(’Al terminar M es ',M,' y N es ',N,'.')
END.
Resolución de Problemas y Algoritmos
Dr. Alejandro J. García
M
0
N
9
A
1
B
0
aux
0
26
Ejemplo de traza con parámetros por valor
PROGRAM Ejemplo2; {mostrar param por valor}
VAR M,N: integer;
0
M
PROCEDURE PocoYNada ( A, B: integer);
9
N
VAR Aux: integer;
BEGIN
write( A, B);
Aux := A ; A := aux + 1; B := Aux;
write( A, B, Aux);
END;
BEGIN
Al volver del procedimiento “PocoYnada” las
M:=0;
variables M y N conservan su valor asignado.
N:=9;
Writeln('Inicialmente M es ',M,' y N es ',N,'.');
PocoYNada(M,N);
Writeln(’Al terminar M es ',M,' y N es ',N,'.')
END.
Resolución de Problemas y Algoritmos
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27
•
•
•
•
Registros de activación
Para reflejar lo que sucede en ejecución
(dinámicamente) y poder hacer una traza, veremos
que existe una unidad (llamada registro de activación)
por cada bloque del programa.
Esta unidad contendrá un espacio por cada parámetro
formal, para cada variable local del mismo y tendrá
anotada cuál es la sentencia que está siendo
ejecutada (instruction pointer o IP).
Cada vez que se invoca un procedimiento o función
se crea un nuevo registro de activación.
Cada vez que finaliza un procedimiento o función se
destruye el registro de activación correspondiente.
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Elementos de un registro de activación
al hacer la traza
Parámetros por valor
Parámetros por referencia
Variables Locales
Registro de activación
de un bloque
en ejecución
Resultado de la función
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29
Traza del programa Ejemplo2
(1)
(2)
(3)
(4)
M
0
M
0
M
0
M
0
N
9
N
9
N
9
N
9
A
0
A
1
B
9
B
0
aux
0
aux ??
(1) Antes de llamar al procedimiento “PocoYnada”
(2) Al entrar al procedimiento
(3) Antes de salir del procedimiento
(4) Después de salir del procedimiento
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30
Ejemplo de intercambio de valores
PROGRAM IntercambiarVariables;
VAR M,N: integer;
PROCEDURE Intercambiar (VAR A, B: integer);
VAR Aux: integer;
BEGIN
Aux := A;
A := B;
B := Aux
END;
BEGIN
M:=5;
N:=9;
Writeln('Inicialmente M es ',M,' y N es ',N,'.');
Intercambiar(M,N);
Writeln(’Al terminar M es ',M,' y N es ',N,'.')
END.
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31
Ejemplo de intercambio de valores
Cuando comienza el programa IntercambiarVariables.
M
N
IntercambiarVariables
Después de ejecutar las asignaciones M y N quedan
con los siguientes valores:
No se puede mostrar la imagen en este momento.
IntercambiarVariables
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32
Ejemplo de intercambio de valores
Cuando se invoca al procedimiento Intercambiar debe
crearse un bloque para ese procedimiento.
M
N
5
9
A
B
Aux
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IntercambiarVariables
Intercambiar
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33
Pasaje de parámetros por referencia
Cuando un parámetro es pasado por referencia, el
parámetro formal “es una referencia” al parámetro actual.
M
N
5
9
A
B
Aux
Resolución de Problemas y Algoritmos
IntercambiarVariables
Intercambiar
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34
Pasaje de parámetros por referencia
Cuando un parámetro es pasado por referencia, cada
cambio en el parámetro formal “afecta” al parámetro real.
M
N
9
9 5
5
A
B
Aux 5
Resolución de Problemas y Algoritmos
IntercambiarVariables
Intercambiar
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35
Ejemplo de intercambio de valores
Cuando termina la ejecución de Intercambiar queda
el siguiente estado:
M
N
9
9 5
5
IntercambiarVariables
En pantalla se imprimirá lo siguiente:.
Inicialmente M es 5 y N es 9.
Al terminar M es 9 y N es 5.
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36
Repaso: Tipos de datos en Pascal
Tipo de Dato: Conjunto de valores posibles que puede
tomar una variable, expresión, parámetro o función. Un
tipo tiene también asociado un conjunto de operaciones
y viene equipado con una representación interna.
¿Qué elementos de Pascal tienen un tipo asociado?
• una variable,
• una expresión,
• un parámetro,
• una función.
37
Tipo de Dato: Conjunto de valores posibles que puede
tomar una variable, expresión, parámetro o función.
En Pascal
–REAL
–BOOLEAN
Tipos
–CHAR
Predefinidos
–INTEGER
–TEXT (archivos de texto)
Tipos definidos – subrangos
–Archivos
por el
– Enumerados
programador
–muchos otros (que
no veremos en esta materia)
Definir nuevos tipos permite claridad y abstracción.
38
Repaso: Tipos definidos por el programador
• El programador puede “ redefinir ” o “ renombrar”
a los tipos predefinidos y luego usarlos para
definir variables, parámetros, funciones, otros
tipos, etc.
TYPE Entero = integer;
Logico = Boolean;
NroReal = real; Letra = char;
Telemento = Entero;
Tarchivo = FILE OF Telemento;
TDia = (Domingo, Lunes, Martes, Miercoles, Jueves,
Viernes, Sabado);
TMes = (Ene, Feb, Mar, Abr, May, Jun, Jul, Ago, Sep,
Oct, Nov, Dic );
VAR Precio : NroReal; Num: Entero;
Es_Par: Logico; Inicial: Letra; F1, F2: Tarchivo;
MesFavorito : TMes; Hoy : TDia;
39
Repaso: Relaciones entre tipos
En Pascal existen tres relaciones entre tipos:
1. Igualdad o Identidad.
2. Compatibilidad.
3. Compatibilidad de asignación.
40
Repaso: Tipos idénticos en Pascal
•
Dos elementos (variables, parámetros, funciones)
tienen tipos idénticos si se cumple una de las
siguientes declaraciones :
a) Están declarados con el mismo identificador de
tipo.
b) Los identificadores de tipo son diferentes ( ej: T1
y T2) pero han sido definidos como equivalentes
por una declaración de la forma TYPE T1 = T2.
Ejemplo: ¿cuales son idénticos?
TYPE T = INTEGER;
T1 = T;
VAR A, A1: T; B: INTEGER; C: T1; D: -32768 .. 32767;
Function F(p1: T1; var p2: T):T;
41
Repaso: Tipos compatibles en Pascal
Dos tipos son compatibles si al menos una de
las siguientes declaraciones es verdadera:
a) Ellos son idénticos.
b) Uno es subrango o subintervalo del otro.
c) Ambos son subrangos del mismo tipo.
Ejemplo: ¿cuáles son compatibles?
TYPE Sub = 1..1000;
Sub2 = Sub;
Sub1 = 100..200; Sub3 = 0..99;
VAR A: Sub;
B: INTEGER;
C: Sub1; D: Sub2; E: Sub3;
42
Repaso: Asignación compatible
V := E
T1
T2
Una expresión E de tipo T2 es asignación-compatible
con una variable V de tipo T1 si al menos una de las
siguientes declaraciones es verdadera:
1) T1 y T2 son idénticos.
2) T1 es real y T2 es entero o subrango de entero.
3) T1 y T2 son tipos compatibles ordinales
(enumerados, subrangos o enteros), y el valor de E es
un valor permitido del tipo T1.
43
Compatibilidad entre parámetros
• Si un procedimiento o función tiene un parámetro
formal pasado POR REFERENCIA, entonces el
tipo del parámetro formal debe ser idéntico al tipo
del parámetro actual.
Por ejemplo, si hemos declarado:
PROCEDURE Calcula( VAR valor : real );
y se realiza la invocación:
Calcula( numero );
entonces numero debe ser de tipo idéntico a real.
Resolución de Problemas y Algoritmos
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44
Compatibilidad entre parámetros
El valor de un parámetro actual pasado POR
VALOR debe ser de asignación-compatible al tipo
del parámetro formal. Por ejemplo, si hemos
declarado:
PROCEDURE Calcula(valor : real);
y se realiza la invocación:
Calcula( numero );
entonces numero debe ser asignación compatible
con real.
Resolución de Problemas y Algoritmos
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45
Compatibilidad entre parámetros
• Puedo invocar con:
Var r : real; i : integer;
Procedure calcula( valor : real ); begin … end;
Begin
R := 3.4; i := 3;
Calcula( R ); Calcula( 3.6 ); Calcula( i );
Calcula( 3.4 * 5.6 ); Calcula ( 4+5 );
Calcula( sin(4.5) * cos(4) );
…
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46
OBSERVACIÓN IMPORTANTE
Problema: Agregue al archivo “mis-numeros.dat”
(ya creado y con números en él) un entero
ingresado por el usuario al final del mismo.
Observación: En Pascal estándar, no se puede
abrir un archivo para leer y luego escribir en él.
Algoritmo:
1. copio del original (F1) a un temporario (F2),
2. agrego lo nuevo a F2, cierro los dos,
3. copio todo lo de F2 a F1.
4. elimino F2
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47
Consideraciones
• Si un procedimiento o función tiene un parámetro
formal pasado por referencia, entonces el tipo del
parámetro formal debe ser idéntico al tipo del
parámetro real.
• El tipo de un parámetro formal por referencia (en el
encabezamiento de un procedimiento o función) debe
ser especificado con un identificador de tipo.
• Por lo tanto, no es posible escribir cosas como:
PROCEDURE Incorrecto(VAR Arg : 1..5); { MAL!!! }
• Forma correcta:
{$R+} { Habilitar testeo de rangos}
TYPE Subrango = 1..5;
PROCEDURE Correcto(VAR Arg : Subrango);
48
