Красота

Программная функция. Функции программирования. Представление данных различных типов в памяти компьютера

06.10.2023

Функции над числами. В языкеVBимеются следующие математические функции:abs (x ) - вычисление модуля;sqr (x ) - вычисление квадратного корня,a tn(x ) - вычисление арктангенса;cos (x ) - вычисление косинуса;sin (x ) - вычисление синуса;tan (x ) - вычисление тангенса;log (x ) - вычисление натурального логарифма,exp (x ) - вычисление экспоненты, гдеx - аргумент функции численного типа. Для вычисления значений функций, отсутствующих в языкеVisualBasic, необходимо воспользоваться формулами, известными из математики.

Выражение y =наVBбудет записано так:y=sin(x^2)+sqr(tan(x))*(x+5) ^ (1/5).

Аргумент функции обязательно должен быть записан в круглых скобках.

Функции преобразования значения из одного типа в другой. В языке программированияVBимеются функции для изменения типа данных значения. Например, имеется переменнаяaтипаDoubleи переменнаяsтипаString.

Для записи переменной aв переменнуюsнеобходимо осуществить преобразование типаS=CStr(a), а для записи переменнойsв переменнуюa–a=CDbl(s).

Функции VB для преобразования типа значения:

CStr– преобразование в строку;

CByte - преобразование вByte;

CInt – преобразование вInteger;

CLng– преобразование вLong;

CSng– преобразование вSingle;

CDbl – преобразование вDouble.

2.6. Представление данных различных типов в памяти компьютера

Для представления информации в памяти ЭВМ (как числовой, так и не числовой) используется двоичный способ кодирования.

Элементарная ячейка памяти ЭВМ имеет длину 8 бит (байт). Каждый байт имеет свой номер (его называют адресом ). Наибольшую последовательность бит, которую ЭВМ может обрабатывать как единое целое, называютмашинным словом . Длина машинного слова зависит от разрядности процессора и может быть равной 16, 32, 64 битам и т.д.

Кодирование символов. Для кодирования символов достаточно одного байта. При этом можно представить 256 символов (с десятичными кодами от 0 до 255). Набор символов персональных ЭВМ, совместимых с IBM PC, чаще всего является расширением кода ASCII (American Standard Code for Information Interchange - стандартный американский код для обмена информацией). В настоящее время используются и двухбайтовые предсталения символов.

Представление целых чисел в дополнительном коде. Диапазон значений величин зависит от количества бит памяти, отведенных для их хранения. В памяти объемомnбит может хранитьсяразличных значений.Например, величины типа Integer лежат в диапазоне от -32768 (-2 15) до 32767 (2 15 - 1) и для их хранения отводится 2 байта (16 бит); типа Long - в диапазоне от -2 31 до 2 31 - 1 и размещаются в 4 байтах (32 бита).

Для беззнакового представления целых двоичных числа изменяются от 0 до
, а в представлении со знаком – от
до
. В современных ЭВМ принято длинуn разрядной сетки целых чисел выбирать кратной 8 (т.е. целое число байтов).

В случае представления величины со знаком самый левый (старший) разряд указывает на положительное число, если содержит нуль, и на отрицательное, если - единицу.

Разряды нумеруются справа налево, начиная с 0. На рис. .2.2 показана нумерация бит в двухбайтовом машинном слове.

Рис. 2.2. Н умерация бит в двухбайтовом машинном слове

Дополнительный код положительного числа совпадает с егопрямым кодом . Прямой код целого числа может быть получен следующим образом: число переводится в двоичную систему счисления, а затем его двоичную запись слева дополняют таким количеством незначащих нулей, сколько требует тип данных, к которому принадлежит число.

Например, если число 37 (10) = 100101 (2) объявлено величиной типа Integer (шестнадцатибитовое со знаком), то его прямым кодом будет 0000000000100101, а если величиной типа Long (тридцатидвухбитовое со знаком), то его прямой код будет. Для более компактной записи чаще используют шестнадцатеричное представление кода. Полученные коды можно переписать соответственно как 0025 (16) и 00000025 (16) .

Дополнительный код целого отрицательного числа может быть получен по следующему алгоритму:

    записать прямой код модуля числа;

    инвертировать его (заменить единицы нулями, нули - единицами);

    прибавить к инверсному коду единицу.

Например, запишем дополнительный код числа -37, интерпретируя его как величину типа Long (тридцатидвухбитовое со знаком):

    прямой код числа 37 есть ;

    инверсный код;

    дополнительный код или FFFFFFDB (16) .

При получении числа по его дополнительному коду прежде всего необходимо определить его знак. Если число окажется положительным, то просто перевести его код в десятичную систему счисления. В случае отрицательного числа необходимо выполнить следующий алгоритм:

    вычесть из кода числа 1;

    инвертировать код;

    перевести в десятичную систему счисления. Полученное число записать со знаком минус.

Примеры. Запишем числа, соответствующие дополнительным кодам:

    0000000000010111. Поскольку в старшем разряде записан нуль, то результат будет положительным. Это код числа 23.

    1111111111000000. Здесь записан код отрицательного числа. Исполняем алгоритм: 1) 1111111111000000 (2) - 1 (2) = 1111111110111111 (2) ; 2) 0000000001000000; 3) 1000000 (2) = 64 (10) . Ответ: -64.

Функция в программировании представляет собой обособленный участок кода, который можно вызывать, обратившись к нему по имени, которым он был назван. При вызове происходит выполнение команд тела функции.

Функции можно сравнить с небольшими программками, которые сами по себе, т. е. автономно, не исполняются, а встраиваются в обычную программу. Нередко их так и называют – подпрограммы. Других ключевых отличий функций от программ нет. Функции также при необходимости могут получать и возвращать данные. Только обычно они их получают не с ввода (клавиатуры, файла и др.), а из вызывающей программы. Сюда же они возвращают результат своей работы.

Существует множество встроенных в язык программирования функций. С некоторыми такими в Python мы уже сталкивались. Это print(), input(), int(), float(), str(), type(). Код их тела нам не виден, он где-то "спрятан внутри языка". Нам же предоставляется только интерфейс – имя функции.

С другой стороны, программист всегда может определять свои функции. Их называют пользовательскими. В данном случае под "пользователем" понимают программиста, а не того, кто пользует программу. Разберемся, зачем нам эти функции, и как их создавать.

Предположим, надо три раза подряд запрашивать на ввод пару чисел и складывать их. С этой целью можно использовать цикл:

i = 0 while i < 3 : a = int (input () ) b = int (input () ) print (a+b) i += 1

Однако, что если перед каждым запросом чисел, надо выводить надпись, зачем они нужны, и каждый раз эта надпись разная. Мы не можем прервать цикл, а затем вернуться к тому же циклу обратно. Придется отказаться от него, и тогда получится длинный код, содержащий в разных местах одинаковые участки:

print () a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." ) print () a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." )

Пример исполнения программы:

Сколько бананов и ананасов для обезьян? 15 5 Всего 20 шт. Сколько жуков и червей для ежей? 50 12 Всего 62 шт. Сколько рыб и моллюсков для выдр? 16 8 Всего 24 шт.

Внедрение функций позволяет решить проблему дублирования кода в разных местах программы. Благодаря им можно исполнять один и тот же участок кода не сразу, а только тогда, когда он понадобится.

Определение функции. Оператор def

В языке программирования Python функции определяются с помощью оператора def. Рассмотрим код:

def countFood() : a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." )

Это пример определения функции. Как и другие сложные инструкции вроде условного оператора и циклов функция состоит из заголовка и тела. Заголовок оканчивается двоеточием и переходом на новую строку. Тело имеет отступ.

Ключевое слово def сообщает интерпретатору, что перед ним определение функции. За def следует имя функции. Оно может быть любым, также как и всякий идентификатор, например, переменная. В программировании весьма желательно давать всему осмысленные имена. Так в данном случае функция названа "посчитатьЕду" в переводе на русский.

После имени функции ставятся скобки. В приведенном примере они пустые. Это значит, что функция не принимает никакие данные из вызывающей ее программы. Однако она могла бы их принимать, и тогда в скобках были бы указаны так называемые параметры.

После двоеточия следует тело, содержащее инструкции, которые выполняются при вызове функции. Следует различать определение функции и ее вызов. В программном коде они не рядом и не вместе. Можно определить функцию, но ни разу ее не вызвать. Нельзя вызвать функцию, которая не была определена. Определив функцию, но ни разу не вызвав ее, вы никогда не выполните ее тела.

Вызов функции

Рассмотрим полную версию программы с функцией:

def countFood() : a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." ) print ("Сколько бананов и ананасов для обезьян?" ) countFood() print ("Сколько жуков и червей для ежей?" ) countFood() print ("Сколько рыб и моллюсков для выдр?" ) countFood()

После вывода на экран каждого информационного сообщения осуществляется вызов функции, который выглядит просто как упоминание ее имени со скобками. Поскольку в функцию мы ничего не передаем скобки опять же пустые. В приведенном коде функция вызывается три раза.

Когда функция вызывается, поток выполнения программы переходит к ее определению и начинает исполнять ее тело. После того, как тело функции исполнено, поток выполнения возвращается в основной код в то место, где функция вызывалась. Далее исполняется следующее за вызовом выражение.

В языке Python определение функции должно предшествовать ее вызовам. Это связано с тем, что интерпретатор читает код строка за строкой и о том, что находится ниже по течению, ему еще неизвестно. Поэтому если вызов функции предшествует ее определению, то возникает ошибка (выбрасывается исключение NameError):

print ("Сколько бананов и ананасов для обезьян?" ) countFood() print ("Сколько жуков и червей для ежей?" ) countFood() print ("Сколько рыб и моллюсков для выдр?" ) countFood() def countFood() : a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." )

Результат:

Сколько бананов и ананасов для обезьян? Traceback (most recent call last ) : File "test.py" , line 2 , in < module> countFood() NameError: name "countFood" is not defined

Для многих компилируемых языков это не обязательное условие. Там можно определять и вызывать функцию в произвольных местах программы. Однако для удобочитаемости кода программисты даже в этом случае предпочитают соблюдать определенные правила.

Функции придают программе структуру

Польза функций не только в возможности многократного вызова одного и того же кода из разных мест программы. Не менее важно, что благодаря им программа обретает истинную структуру. Функции как бы разделяют ее на обособленные части, каждая из которых выполняет свою конкретную задачу.

Пусть надо написать программу, вычисляющую площади разных фигур. Пользователь указывает, площадь какой фигуры он хочет вычислить. После этого вводит исходные данные. Например, длину и ширину в случае прямоугольника. Чтобы разделить поток выполнения на несколько ветвей, следует использовать оператор if-elif-else:

figure = input () if figure == "1" : a = float (input ("Ширина: " ) ) b = float (input ("Высота: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (a*b) ) elif figure == "2" : a = float (input ("Основание: " ) ) h = float (input ("Высота: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (0.5 * a * h) ) elif figure == "3" : r = float (input ("Радиус: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (3.14 * r**2 ) ) else : print ("Ошибка ввода" )

Здесь нет никаких функций, и все прекрасно. Но напишем вариант с функциями:

def rectangle() : a = float (input ("Ширина: " ) ) b = float (input ("Высота: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (a*b) ) def triangle() : a = float (input ("Основание: " ) ) h = float (input ("Высота: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (0.5 * a * h) ) def circle() : r = float (input ("Радиус: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (3.14 * r**2 ) ) figure = input ("1-прямоугольник, 2-треугольник, 3-круг: " ) if figure == "1" : rectangle() elif figure == "2" : triangle() elif figure == "3" : circle() else : print ("Ошибка ввода" )

Он кажется сложнее, а каждая из трех функций вызывается всего один раз. Однако из общей логики программы как бы убраны и обособлены инструкции для нахождения площадей. Программа теперь состоит из отдельных "кирпичиков Лего". В основной ветке мы можем комбинировать их как угодно. Она играет роль управляющего механизма.

Если нам когда-нибудь захочется вычислять площадь треугольника по формуле Герона, а не через высоту, то не придется искать код во всей программе (представьте, что она состоит из тысяч строк кода как реальные программы). Мы пойдем к месту определения функций и изменим тело одной из них.

Если понадобиться использовать эти функции в какой-нибудь другой программе, то мы сможем импортировать их туда, сославшись на данный файл с кодом (как это делается в Python, будет рассмотрено позже).

Практическая работа

В программировании можно из одной функции вызывать другую. Для иллюстрации этой возможности напишите программу по следующему описанию.

Основная ветка программы, не считая заголовков функций, состоит из одной строки кода. Это вызов функции test(). В ней запрашивается на ввод целое число. Если оно положительное, то вызывается функция positive(), тело которой содержит команду вывода на экран слова "Положительное". Если число отрицательное, то вызывается функция negative(), ее тело содержит выражение вывода на экран слова "Отрицательное".

Локальные и глобальные переменные

Пользователи, далекие от программирования в принципе, сталкиваются с понятиями функции и процедуры редко, и ассоциируются они с чем-то математическим и бюрократическо-медицинским. В программировании же этими понятиями оперирует множество языков, правда, даже специалисты порой не могут четко осознать разницу между функцией и процедурой. Как с тем сусликом: он есть, но его никто не видит. Посмотрим, настолько ли невидимы отличия.

Что означают понятия функция и процедура

  • Функция в программировании — подпрограмма, вызываемая из других подпрограмм необходимое число раз.
  • Процедура — поименованная часть программы (подпрограмма), многократно вызываемая из последующих частей программы необходимое число раз.

Сравнение функции и процедуры

Основная разница между функцией и процедурой — в возвращаемом результате. По сути, и функции, и процедуры представляют собой логически неделимые блоки, из которых складывается код программы. Функция возвращает значение, процедура в большинстве языков программирования — нет, либо (в Си, например) возвращает пустое значение. В последнем случае (в Си) процедура считается подчиненной разновидностью функции.

Заголовок функции содержит слово “function”, идентификатор (собственное имя функции), вариативно список параметров и обязательно — тип результата. В теле функции обязательно прописывается оператор, присваивающий значение имени функции, которое она вернет в качестве результата. Заголовок процедуры содержит слово “procedure”, идентификатор (имя процедуры) и вариативно список параметров.

Вызов функции осуществляется в составе выражений там, где эти выражения применяются, вызов процедуры требует отдельного оператора.

Вызов процедуры осуществляется только по имени, имя функции же связано с ее значением. На схемах алгоритмов вызов функции изображается в блоке вывода или в блоке процесса, вызов процедуры — в специальном блоке “предопределенный процесс”.

Отличие функции от процедуры в программировании заключается в следующем:

  • Функция возвращает значение, процедура — нет.
  • Заголовок функции обязательно содержит тип результата.
  • В теле функции обязательно наличие оператора, присваивающего значение имени функции.
  • Вызов процедуры требует отдельного оператора, вызов функции возможен в составе выражений.
  • Имя процедуры необходимо для вызова, имя функции — для присвоения значения.
  • На схемах алгоритмов вызов процедуры изображается в отдельном блоке, вызов функции — в блоке процесса или вывода.

Отдельная система (подсистема , подпрограмма), на вход которой поступают управляющие воздействия в виде значений аргументов . На выходе функция возвращает результат, который может быть как скалярной величиной , так и векторным значением (структура , индексный массив и т.п.). По ходу выполнения функции могут выполняться, также, некоторые изменения в управляемой системе , причём как обратимые, так и необратимые.

Побочный эффект

Функции и процедуры

В некоторых языках программирования (например, в Паскале) функции и процедуры (подпрограммы, не возвращающие значения) чётко разграничены синтаксисом языка . В других - например, в языке Си , - процедуры являются частным случаем (подмножеством) функций, возвращающими значение типа (псевдотипа) void - пустое значение.

Аргументы и параметры

При вызове функции, ей передаются аргументы . Если аргумент является ссылкой на область памяти (переменной , указателем или ссылкой), то функция, в зависимости от типа своего параметра , может либо воспользоваться её значением (например, создать переменную, скопировать туда значение аргумента), либо самим аргументом (создать ссылку на область памяти, на которую ссылается аргумент).

Функция без аргументов

Такая функция не требует никаких аргументов .

См. также

Ссылки

  • Функции PHP. Синтаксис и примеры использования функций PHP

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Функция (программирование)" в других словарях:

    В Викисловаре есть статья «функция» Функция многозначный термин, который означает такое отношение между элементами, в котором изменение в одном влечет измен … Википедия

    Функция заглушка в программировании функция не выполняющая никакого осмысленного действия, возвращающая пустой результат или входные данные в неизменном виде. Аналогичное английское слово stub . Используется: Для наглядности при… … Википедия

    функция психическая высшая: восстановление - (восстановление высших психических функций) раздел нейропсихологии, посвященный изучению механизмов и методов восстановления функций психических высших, нарушенных вследствие поражений локальных мозга головного. На базе представлений об… … Большая психологическая энциклопедия

    Математическое программирование математическая дисциплина, изучающая теорию и методы решения задач о нахождении экстремумов функций на множествах конечномерного векторного пространства, определяемых линейными и нелинейными ограничениями… … Википедия

    В области компьютеризации понятие программирования сетевых задач или иначе называемого сетевого программирования (англ. network programming), довольно сильно схожего с понятиями программирование сокетов и клиент серверное программирование,… … Википедия

    Функция высшего порядка функция, принимающая в качестве аргументов другие функции или возвращающая другую функцию в качестве результата. Основная идея состоит в том, что функции имеют тот же статус, что и другие объекты данных.… … Википедия

    ПРОГРАММИРОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ - комплекс математич. моделей и методов решения задач отыскания экстремума (максимума или минимума) функций многих переменных при ограничениях в виде неравенств. Имеется в виду, что переменные характеризуют какие либо аспекты механизма… … Российская социологическая энциклопедия

    Математическая дисциплина, изучающая математич. абстракции программ, трактуемых как объекты, выраженные на формальном языке, обладающие определенной информационной и логич. структурой и подлежащие исполнению на автоматич. устройствах. П. т.… … Математическая энциклопедия

    Функция в программировании один из видов подпрограммы. Особенность, отличающая её от другого вида подпрограмм процедуры, состоит в том, что функция возвращает значение, а её вызов может использоваться в программе как выражение. С точки зрения… … Википедия

    ПРОГРАММИРОВАНИЕ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ - раздел прикладной математики, применяющийся в качестве метода в экономических исследованиях. Разрабатывает теорию и методы решения условных экстремальных задач, является основной частью формального аппарата анализа разнообразных задач управления … Большой экономический словарь

Принципы программирования на языке Си основаны на понятии функции. Обычно программы на этом языке состоят из большого числа небольших функций. Программа может находиться в одном или нескольких файлах, которые можно раздельно транслировать и вместе загружать, добавляя предварительно оттранслированные функции из библиотек.

Что такое функция? Функция – самостоятельная поименованная единица программы, реализующая конкретную задачу . Функции языка Си играют ту же роль, что и функции, процедуры и подпрограммы в других языках программирования. Они повышают уровень модульности программы, облегчают ее чтение, внесение изменений и коррекцию ошибок и, самое главное облегчают разработку алгоритмов решения задачи, позволяя разбивать её н a подалгоритмы (функции). (англ. subprogram, subroutine, function)

Все функции языка Си подразделяются на две группы: встроенные и определяемые пользователем . Встроенные (стандартные) функции могут вызываться по имени без предварительного определения. Встроенные функции хранятся в виде объектного кода в специальных файлах (библиотеках ) с расширением . lib . Для работы с библиотеками имеются специальные средства, в том числе программа lib . exe . Функции пользователя организовываются самим программистом в соответствии с синтаксисом языка. Предварительное определение функций пользователя обязательно. Программист может собрать разработанные им функции в библиотеки и затем использовать их наравне со встроенными функциями.

Что требуется знать о функциях? Нужно знать, как их можно определять, как к ним обращаться и как устанавливать связи между функцией и программой, ее вызывающей.

Все функции в программе, написанной на языке Си, равноправны: каждая из них может вызывать любую другую функцию и каждая, в свою очередь, может быть вызвана любой другой функцией.

Программа, написанная на языке Си, всегда начинает выполняться с функции, называемой main(), поэтому мы имеем возможность выбирать имена для всех используемых нами функций, кроме той, с которой начинается выполнение программы. Однако на этом специфика функции main() заканчивается, даже она может быть вызвана другими функциями (случай рекурсивности).

Любая функция должна быть, прежде всего, определена . Определение функции состоит из заголовка и тела функции и является, по сути дела, программной реализацией этой функции. Для того чтобы функцию можно было использовать, ее нужно описать в том файле трансляции, где она будет использоваться (определение функции может находиться и в другом файле трансляции).

Различают два типа описаний: объявления и прототипы . В языке Си в объявлении описываются только имя функции и тип возвращаемого значения (тип функции). В языке С++ объявляются прототипы функций. В С/С++ в прототипе описываются имя функции, тип возвращаемого значения и типы передаваемых ей формальных параметров. Количество и тип параметров функции называются сигнатурой функции.

Прототипы библиотечных функций содержатся, как правило, в заголовочных (header ) файлах и включаются в программой директивой препроцессора include .

Функции, которые находятся в одном и том же файле трансляции, назовем вместе транслируемыми . Функции, которые находятся в разных файлах трансляции, назовем раздельно транслируемыми .