Динамикалық ұғым принципімен программа құру технологиясы

Жоспар
Кіріспе

Мазмұны

I. Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...2.3

II. Негізгі бөлім
1. Көрсеткіштер. Көрсеткіштерді анықтау ... ... .4.5
2. Динамикалық ұғымды ерекшелеу және босату ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6.12
3. Көрсеткіштерді қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... .12.16
4. Динамикалық ұғыммен жұмыс істеу үшін процедуралар мен функцияларды пайдалану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16.19
5. Үйінтек әкімдігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...19.21

IV. Есептің қойылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24

V. Пайдаланған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...25

Программада анықталған айнымалылардың барлығы оның орындалуы кезінде компьютердің жедел жадының мәліметтер сегменті деп аталатын бөлігінде орналасады. Мәліметтер сегментінің ұзындығы 80х86 микропроцессор архитектурасымен анықталады және 65536 байт құрайды. Мәліметтер сегментінің аздығы программада өлшемі үлкен массивтерді пайдалануда үлкен қиындық туғызады. Бір жағынан, дербес компьютердің (ДК) жады көлемі (әдетте 640 Кбайттан кем емес ) үлкен көлемді есептерді сәтті шығаруға жеткілікті. Бұл жағдайдан шығу үшін динамикалық ұғым принципі қолданылады.
Динамиканың ұғым принципі - ДК жедел жадысы, Д.К. микропроцессорының сәулетіне байланысты, көлемі 300 Кбайттан кем емес жедел жадының арнайы бөлігіне мәліметтерді орналастыру мүмкіндігі бар. Ол бөлік компьютер жедел жадының мәліметтер сегментінен және стектен тыс орналасады. Динамикалық ұғым принципінде орналасқан мәліметтерді динамикалық деп атайды. Оның статикалық мәліметтен ерекшелігі, оларды кез келген уақытта компьютер жадына орналастырып, не одан өшіріп отыруға болады.
Динамикалық ұғым принципі бұл іс жүзінде мәліметтері үлкен көлемді массивтерді өңдеуде жалғыз мүмкіндік. Көп практикалық есептерді динамикалық ұғым принципінсіз шығару қиын немесе шығару мүмкін емес. Мұндай қажеттілік автоматтандырылған жобалау жүйесін құру (ААЖҚ) кезінде туындайды: ААЖҚ - да қолданылатын бір қалыптылық математикалық моделі басқа жобаларда анағұрлым өзгешелеу болуы мүмкін; бұл жағдайда статистикалық ұғым принципін қолдану мүмкін емес. Ақыры, Дербес компьютердің графикалық және дыбыстық тәсілдерімен жұмыс кезінде мәліметтерді уақытша сақтау үшін динамикалық ұғым кеңінен қолданылады.
Мәліметтерді динамикалық орналастыру - динамикалық ұғым принципіне тікелей программамен жұмыс істеу барысында қолдану. Бұған қарағанда, мәліметтерді статикалық орналастыру Турбо Паскаль компиляторымен программа компиляциялау барысында іске асады. Мәліметтерді динамикалық орналастыруда, орналастырылатын мәліметтердің не типі, не мөлшері белгілі болмайды, және оларға статикалық айнымалылар сияқты аты бойынша жүктеуге болмайды.

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 24 бет
Таңдаулыға:

Динамикалық ұғым принципімен программа құру технологиясы

Мазмұны
I.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ...2-3
II. Негізгі бөлім
1. Көрсеткіштер. Көрсеткіштерді анықтау ... ... .4-5
2. Динамикалық ұғымды ерекшелеу және
босату ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
... ... ... ...6-12
3. Көрсеткіштерді қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... .12-
16
4. Динамикалық ұғыммен жұмыс істеу үшін процедуралар мен
функцияларды пайдалану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16-19
5. Үйінтек
әкімдігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19-
21
III.
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...
... ... 22-23
IV. Есептің
қойылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24
V. Пайдаланған
әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ..25

Кіріспе
Программада анықталған айнымалылардың барлығы оның орындалуы
кезінде компьютердің жедел жадының мәліметтер сегменті деп
аталатын бөлігінде орналасады. Мәліметтер сегментінің ұзындығы
80х86 микропроцессор архитектурасымен анықталады және 65536
байт құрайды. Мәліметтер сегментінің аздығы программада өлшемі
үлкен массивтерді пайдалануда үлкен қиындық туғызады. Бір
жағынан, дербес компьютердің (ДК) жады көлемі (әдетте 640
Кбайттан кем емес ) үлкен көлемді есептерді сәтті шығаруға
жеткілікті. Бұл жағдайдан шығу үшін динамикалық ұғым
принципі қолданылады.
Динамиканың ұғым принципі - ДК жедел жадысы, Д.К.
микропроцессорының сәулетіне байланысты, көлемі 300 Кбайттан
кем емес жедел жадының арнайы бөлігіне мәліметтерді
орналастыру мүмкіндігі бар. Ол бөлік компьютер жедел
жадының мәліметтер сегментінен және стектен тыс орналасады.
Динамикалық ұғым принципінде орналасқан мәліметтерді динамикалық
деп атайды. Оның статикалық мәліметтен ерекшелігі, оларды
кез келген уақытта компьютер жадына орналастырып, не одан
өшіріп отыруға болады.
Динамикалық ұғым принципі бұл іс жүзінде
мәліметтері үлкен көлемді массивтерді өңдеуде жалғыз
мүмкіндік. Көп практикалық есептерді динамикалық ұғым
принципінсіз шығару қиын немесе шығару мүмкін емес. Мұндай
қажеттілік автоматтандырылған жобалау жүйесін құру (ААЖҚ)
кезінде туындайды: ААЖҚ - да қолданылатын бір қалыптылық
математикалық моделі басқа жобаларда анағұрлым өзгешелеу болуы
мүмкін; бұл жағдайда статистикалық ұғым принципін қолдану
мүмкін емес. Ақыры, Дербес компьютердің графикалық және
дыбыстық тәсілдерімен жұмыс кезінде мәліметтерді уақытша
сақтау үшін динамикалық ұғым кеңінен қолданылады.
Мәліметтерді динамикалық орналастыру - динамикалық
ұғым принципіне тікелей программамен жұмыс істеу барысында
қолдану. Бұған қарағанда, мәліметтерді статикалық орналастыру
Турбо Паскаль компиляторымен программа компиляциялау барысында
іске асады. Мәліметтерді динамикалық орналастыруда,
орналастырылатын мәліметтердің не типі, не мөлшері белгілі
болмайды, және оларға статикалық айнымалылар сияқты аты
бойынша жүктеуге болмайды.

Негізгі бөлім
Көрсеткіштер.Көрсеткіштерді анықтау. Дербес компьютердің жедел
жады әрқайсысы 1 байт информация сақтай алатын, нөмірленген
элементар ұяшықтардың жиынтығы болып табылады. Ұяшықтардың
нөмірлері олардың тұрақтары деп аталады. Динамикалық мәліметтер
жедел жадыдағы тұрақтары бойынша анықталады.
Турбо Паскальда программистке динамикалық ұғым принципін
басқаруға үлкен мүмкіндік беретін ол - көрсеткіштер.
Көрсеткіш - өз мағынасы ретінде жедел жады байтының
тұрағын құрайтын айнымалы.
Дербес компьютерде тұрақтар екі он алты разрядты
сөздермен беріледі. Олар сегмент және ығысу деп аталады.
Дербес компьютер жадынан әрбір тұрақ төрт байт орын
алады. Тұрақтың алғашқы екі байтын оның сегменті, ал
соңғыларын ығысу деп атайды. Сегмент - жады аумағы, оның
ұзындығы 65536 байт (64 Кбайт) және ол физикалық тұрақтан
басталады. Олар көрсеткіш мәнінің жедел жадыдағы орнын толық
анықтайды. Сегмент көрсеткіш мәнінің алғашқы байтын көрсетсе,
ығысу байт санын анықтайды.
Дербес компьютердің тұрақ аумағы 1 Мбайтты құрайды.
Дербес компьютердің қазіргі заманғы процессорлі компьютерлерде
80386 және одан да көп тұрақ Турбо Паскальда 1 Мбайт
шеңберінде тұрақтандыру үшін 20 екілік разряд керек, олар екі
он алты разрядтық сөздерден (сегмент және ығысу ) келесі
ретпен құрылады (1 – сурет ): сегмент құрамы солға төрт разрядқа
ығысады, босаған оң разрядтар нөлмен толады, жауабы ығысу
құрамына қосылады.
Жадының 16 байттық фрагменті параграф деп аталады,
сондықтан, сегмент жадыны параграф нақтылығымен тұрақтандырады
деп айтуға болады. Әр сегментке үздіксіз және жеке
тұрақтандырылған жады обласы сәйкес келеді. Сегменттер жадыда
бірінен соң бірі үзіліссіз немесе бірнеше интервалмен, немесе
бір - бірін жауып жүруі мүмкін.

Сегмент

15

Үйінтек
программа
Жүелік
аймақ

HeapEnd

HeapPtr

HeapOrg

Кіші тұрақ
Осы көрсеткіштің фрагменті орындалғаннан кейін I HEAPPTR
үйінтек көрсеткішінің мәнін алады, ал HEAPPTR өз мәнін
екіге арттырады, себебі I көрсеткішімен байланысты INTEGER – нің
ішкі көрінісінің ұзындығы 2 байтқа тең. Оператор
New (r );
Қайтадан HEAPPTR көрсеткішінің ығысуына әкеп
соғады, бірақ енді 6 байтқа, себебі REAL типінің ішкі
көрінісінің ұзындығы осындай. Осындай ретпен басқа да кез
келген типтің айнымалылары үшін жады ерекшелінеді.
Көрсеткіш кейбір мән алғаннан кейін, яғни, жадының
нақты физикалық байтын көрсете бастауы, сондай- ақ тұрақ
кез келген сәйкес типтің мәнін орналастыра алады. Ол үшін
көрсеткіштен кейін ешқандай бос орынсыз ^ белгісі қойылады,
мысалы :
I ^ : = 2 I ұғымының обылысына 2 мәні
орналастырылған
R ^ : = 2 * pi ; r ұғымының обласына 6.28 мәні
орналастырдық.
Осылайша, көрсеткіш көрсететін мән, яғни үйінтекте
орналасқан мәлімет, ^ белгісімен белгіленіп, көрсеткіштен кейін
қойылады. Егер көрсеткіштен кейін ^ белгісі қойылмаса, онда
бұл мәлімет орналасқан тұрақты білдіреді. Осы туралы ойланудың
мәні бар : кез келген көрсеткіштің мәні тұрақ болып
табылады, ал әңгіме тұрақ туралы емес, осы тұрақта орналасқан
мәлімет туралы екенін көрсету үшін көрсеткіштен кейін ^ қойылады.
Егер осыны нақты түсініп алса, динамикалық ұғым принципімен
жұмыс істеуде кедергі болмайды.
Динамикалық орналасқан мәліметтерді программаның кез
келген жерінде, константтар мен сәйкес типті айнымалыларды
орналастыруға болатын жерінде қолдануға болады. Мысалы:
R ^ : = sgr (r ^) + I ^ - 17;
Ешқашан мұндай оператор болмайды :
R : = sgr (r ^) + I ^ - 17;
R көрсеткішіне нақты мән меншіктеуге болмайды. Сол сияқты
бұндай оператор болмайды:
R ^ : = sgr (r );
R көрсеткішінің мәні тұрақ болып табылады, және оны квадратқа
енгізуге болмайды. Мынандай меншіктеу қате болады:
R ^ := I ;
R көрсеткіші көрсететін мәліметтеріне көрсеткіш мәнін меншіктеуге
болмайды.
Динамикалық ұғымды үйінтектен алып қана қоюға болмайды, оны
қайтаруға да болады. Ол үшін Dispose процедурасы қолданылады.
Мысалы:
Dispose (r );
Dispose (I );
Операторлары үйінтекке бұрыш I және R көрсеткіштерімен
ерекшелінген 8 байтты қайтарады.
Айтып кетейік, Dispose (RTR ) процедурасы RTR көрсеткішінің мәнін
өзгертпейді, тек қана үйінтекке бұрын осы көрсеткішпен байланысты
болған ұғымды қайтарады.
Алайда, процедураны бос көрсеткішке қайталап қолдану орындалу
периодында қате пайда болуына әкеп соғады. Босаған көрсеткішті
програмист резервтелген сөз NIL - мен белгілеуі болады. Қандай да
бір көрсеткіш белгіленген бе әлде жоқ па екенін келесі жолмен
тексеруге болады:

Const
P : ^ real = NIL ;

begin

. . . . .
if p = NIL then
new (p );
. . . . .
dispose (p);
p: = NIL ;
, . . . .
end.
Басқа көрсеткіштермен ешқандай салыстыру операцияларын
істеуге болмайды.
Жоғарыда келтірілген фрагмент көрсеткішті анықтауының
типтелген константа түрін бір уақытта оған Nil мәнін меншіктеу
арқылы көрсетеді. Көрсеткіштің бастапқы мәні еркін болуы мүмкін
айта кету керек. New процедурасының мәні меншіктелген көрсеткіштерді
қолдану жүйемен қадағаланбайды, ол күтпеген шешімдерге әкеп соғуы
мүмкін.
NEW және DISPOSE процедураларын меншіктелуінің
қайталануы ұяшықталынған құрылымға әкеп соғады. Өйткені барлық
программалар үйінтек әкімдігі деген ерекше көмекші программаның
басқаруымен орындалады. Ол автоматты түрде сөздің программаңызға
тіркелген және үйінтектегі бос фрагменттердің есебін жүргізеді.
New процедурасына қайтадан меншіктелгенде бұл көмекші программа
керекті айнымалы орналаса алатын ең аз бос фрагмент іздейді.
Табылған фрагменттің тұрақ басы көрсеткішке оралады, ал
көрсеткіштің өзі немесе оның керекті ұзындықты бөлігі
үйінтектің бос емес бөлігі ретінде белгіленеді.
Басқа мүмкіншілігі - толық үйінтек фрагментінің
босауы да. Осы мақсатпен динамикалық ұғымды ерекшелеу алдында.
HEAPTR көрсеткішінің ағымды мәні MARK процедурасының көмегімен
айнымалы - көрсеткіште есте сақталады. Енді кез келген уақытта
MARK процедурасы еске сақтаған тұрақтан бастап, динамиканың
ұғымының аяғына дейін үйінтек фрагментін босатуға болады. Ол үшін
RELEASE процедурасы қолданылады.
Мысалы:
Var
P, p1, p2,
P3, p4, p5 : ^ integer;
Begin
New (p1) ;
New (p2) ;
Mark (p );
New (p3);
New (p4);
New (p5);
. . . . . .
release (p);
end.
Бұл мысалды HEAPPTR ағымды айнымалысы MARK (P)
процедурасы арқылы P көрсеткішіне орналастырылған, алайда жады
айнымалыға резервтелген жоқ.
Release (P) динамикалық ұғымды белгіленген жерден бастап үйінтек
басына дейін босатты. 3 – сурет NEW - DISPOSE және NEW -
MARK - RELEASE процедураларының қаралған және RELASE (P)
операторының орнына DISPOSE (P) үшін қолданылатын жағдайға жұмыс
механизімін бейнелейді.

p1^
p2^
p3^
p4^
p5^

p1^
p2^

p1^
p2^

p4^
p5^

Mark(p) Dispose(p) Release (p)

3 – сурет. Динамикалық ұғым құрылымы
а) босау алдында; б) DISPOSE(P3)-тен кейін; в) RELEASE(P)-тен кейін;
Ескере кету керек, RELEASE – ты шақыру DISPOSE процедурасымен
құрылған үйінтектегі бос фрагмент тізімін жояды. Сондықтан екі
бірдій жадыны босату механизмін бірге бір программа көлемінде
қолдану ұсынылады. Бұрын айтылғандай NEW процедурасының параметрі
тек қана көрсеткіш бола алады. Типтелмеген көрсеткішпен жұмыс істеу
үшін:
GETMEM (P,SIZE) – жадыны резервтеу
FREEMEM (P,SIZE) – жадыны босату
қолданылады.
Мұндағы P – типтелмеген көрсеткіш;
SIZE – үйінтектің керекті немесе босатылатын
бөлігінің байтпен берілген көлемі.
GETMEM процедурасының үйінтекке бір жүктелуінде 65521
байтқа дейін динамикалық ұғымды резервтеуге болады.
GETMEM - FREEMEM процедурасын қолдану және динамикалық ұғыммен
жұмыс ерекше абайлылықты және қарапайым ережелерді тиянақты
орындауды қажет етеді: қанша жады резервтелсе, сонша жады босату
керек, қай тұрақтан резервтелсе, сол тұрақтан босатылу керек.
Турбо Паскальда типтелмеген көрсеткіштердің бар болуы
типтердің білінбейтін қалыптасуына кең мүмкіндік береді. Өкінішке
орай NEW және DISPOSE процедураларында атауларды дұрыс
қолданбаудан программада кеткен қателіктерді табу қиын, және де ол
қаламайтын тип қалыптасуына әкеп соғуы мүмкін. Іс жүзінде, мынандай
программа бар болсын:
Var
i,j : ^ integer;
r : ^ real;
begin
new (i); {i:=HeapOrg; HeapPtr:= HeapOrg+2}
j:=i; {j:= HeapOrg}
j^:=2;
dispose(i); { HeapPtr:= HeapOrg }
new(r); { r:= HeapOrg; HeapPtr:= HeapOrg+6}
r^:=pi;
writeln(j^) { ?? }
end.
Экран бетіне шығады? Бұл сұраққа жауап беру үшін HEAPPTR
көрсеткішін бақылайық. Программа орындалуы алдында бұл көрсеткіш I
көрсеткішіне сосын I көрсеткішіне жіберілген HEAPORG үйінтегінің
тұрақ басының мәнін қабылдаған. DISPOSE(I) – ды орындаған соң
үйінтектің көрсеткіші қайтадан HEAPORG мәнін қабылдайды. Бұл тұрақ
NEW(r) процедурасында R көрсеткішіне жіберілген. R көрсеткішіне
π=3,14159 саны орналасқан соң, үйінтектің бірінші 2 байты осы санның
ішкі көрінісімен толған болып шықты. Ал J әлі де HEAPORG – ның
тұрағын сақтайды, сондықтан оператор WRITELN(J^) π санының 2
байтын бүтін санның ішкі көрінісі ретінде қарастырады. (Себебі J бұл
INTEGER типіне көрсеткіш) және 8578 шығарады.
Көрсеткіштерді қолдану. Біраз қорытынды жасайық. Сонымен, динамикалық
ұғым 200 ... 300 немесе одан да көп Кбайт құрайды, оның басы HEAPORG
айнымалысында сақталады, ал соңы HEAPEND айнымалысының тұрағына
сәйкес келеді. Динамикалық ұғымның бос аймағының ағымды тұрағы
HEAPPTR көрсеткішінде сақталады.
Үлкен мәліметтер массивін орналастыру үшін динамикалық ұғымды
қалай пайдалану керек екені қарастырайық. Мысалы, 100x200 EXTENDED
типті тікбұрышты матрицаның элементтеріне доступ қамтамасыз ету
керек болсын.
Бұл мәселені мынандай тәсілмен шешуге болар еді:
Var
I,j : integer;
PtrArr : array [1..100, 1..200] of ^ real;
Begin
For i:=1 to 100 do
For j:=1 to 200 do
New (PtrArr[i,j]);
... ...
End.
Енді қайтадан құрылған динамикалық массив элементіне мынандай
тұрақпен жүктелуге болады. Мысалы;
PtrArr [1,1]^ :=0;
If PtrArr [i,j*2 ] ^ 1 then ... ..
Еске түсірсек, көрсеткіштің ішкі көрінісінің ұзындығы 4 байт
құрайды, сондықтан PTRARR массивін орналастыру үшін
100*200*4=80000 байт керек, ал ол мәліметтерді статикалық орналастыру
үшін мәліметтер сегментінің көлемінен асып түседі (65536 байт).
Бұл жағдайдан шығудың жолы – тұрақтық арифметика, яғни
көрсеткіштер арифметикасы, себебі бұл жағдайда PTRARR көзсеткішінің
массивін құрудан бас тартып, оған жүктелер алдында тікбұрышты
матрицаның кез келген элементінің тұрағын анықтауға болады. Алайда,
Турбо Паскальда көрсеткіштермен тіркестіру және байланыстырудан
басқа операциялар анықталмаған.
Сонда да, берілген есепті шығаруға болады. Біз жоғарыдан
білетінімізден, кез келген көрсеткіш сегмент пен ығысу сақталатын
WORD типті 2 сөзден тұрады. Турбо Паскальда WORD типті
кірістірілген екі функция анықталған. Олар мына сөздердің мазмұның
алуға мүмкіндік береді:
SEG(X) – ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.