Описание языка PascalABC.NET - W Cat

Поскольку эта структура указана в разделе исходных данных, следовательно, после инициализации задания она уже существует и размещается в некоторой области динамической памяти (подобно тому, как исходные файлы после инициализации задания размещаются в каталоге учащегося).

Как получить доступ к этой существующей динамической структуре? Здесь также уместна аналогия с файлами. Для доступа к внешнему файлу необходимо знать его имя, и в любом задании на обработку файлов имена исходных файлов входят в набор исходных данных. Для доступа к данным, размещенным в динамической памяти, необходимо знать их адрес, и поэтому в любом задании на обработку динамических структур в набор исходных данных входят указатели, содержащие адреса этих структур.

Из текста, описывающего динамическую структуру, видно, что на ее первый элемент указывает указатель с именем P1, который также содержится в наборе исходных данных. Описание этого указателя имеет вид

P1 = ptr

Здесь текст P1 = является комментарием и выделяется, как обычный комментарий, светло-серым цветом, а текст ptr означает, что этот элемент исходных данных является указателем, который надо ввести в программу с помощью процедуры ввода read.

Замечание. Может возникнуть вопрос: почему вместо условного текста ptr" не отображается "настоящее" значение указателя (то есть некоторый четырехбайтный адрес)? Это связано с тем, что, даже выведя это значение на экран, мы не сможем определить, с какими данными связан этот адрес, поэтому подобная информация на экране будет излишней.

Итак, слово ptr в разделе исходных или результирующих данных означает, что соответствующий элемент данных является указателем, причем непустым (для пустого указателя используется слово nil). Определить, с каким элементом динамической структуры данных связан непустой указатель, можно по экранной информации об этой динамической структуре. Разумеется, при чтении указателя программа учащегося получит настоящий" адрес, с помощью которого она сможет обратиться к исходной динамической структуре.

Аналогично, создав (или преобразовав) некоторую динамическую структуру, программа учащегося должна передать задачнику некоторый адрес, связанный в этой структурой (используя процедуру вывода write). Зная этот адрес, задачник сможет проверить правильность созданной структуры.

Приступаем к решению

Вернемся к заданию Dynamic2. В нем не требуется ни создавать, ни преобразовывать исходную структуру данных; ее необходимо лишь проанализировать, а именно, определить значения всех ее элементов, подсчитать количество элементов и, кроме того, вывести указатель на последний элемент этой структуры.

Приведем вначале неполное решение задачи, выводящее все необходимые данные, кроме указателя на последний элемент:

uses PT4;

var

p1: PNode;

n: integer;

begin

Task('Dynamic2');

read(p1);

n := 0;

while p1 <> nil do

begin

write(p1^.Data);

n := n + 1;

p1 := p1^.Next;

end;

write(n);

end.

После запуска программы можно убедиться, что все числовые результирующие данные найдены правильно, однако из-за того, что не выведен указатель на последний элемент, решение признано ошибочным с диагностикой Выведены не все результирующие данные":

Добавим в конец программы оператор

write(p1);

После запуска нового варианта программы все требуемые данные будут выведены, однако результирующее значение указателя будет равно nil. Это связано с тем, что после завершения цикла while в переменной p1 содержится нулевой указатель, а не указатель на последний элемент динамической структуры:

Правильное решение

Для того чтобы получить правильное решение, опишем вспомогательную переменную p2, в которой будем сохранять адрес элемента, предшествующего элементу с адресом p1. После завершения цикла while в этой переменной будет храниться адрес последнего элемента динамической структуры:

uses PT4;

var

p1,p2: PNode;

n: integer;

begin

Task('Dynamic2');

read(p1);

n := 0;

while p1 <> nil do

begin

write(p1^.Data);

n := n + 1;

p2 := p1; { сохраняем адрес текущего элемента }

p1 := p1^.Next; { и переходим к следующему элементу }

end;

write(n, p2);

end.

Запустив эту программу три раза, мы получим сообщение Задание выполнено!":

Пример 2. Добавление элемента к динамической структуре

Знакомство с заданием

Рассмотрим простейшее задание, связанное с добавлением элемента к динамической структуре-стеку: Dynamic3.

При ознакомительном запуске этого задания мы обнаружим новое обозначение в тексте, описывающем результирующий стек, а именно, точки, обрамляющие первый элемент стека:

Точки обозначают элементы динамической структуры, память для которых должна быть выделена программой учащегося (в отличие от тех элементов, которые размещаются в памяти самим задачником).

Приступаем к решению

Что произойдет, если динамическая структура будет создана с ошибками? Для того чтобы это выяснить, вернем в программе, решающей задание Dynamic3, указатель на прежнюю вершину стека, не добавляя к ней новый элемент:

uses PT4;

var

d: integer;

p1: PNode;

begin

Task('Dynamic3');

read(d, p1);

write(p1);

end.

После запуска данной программы окно задачника примет вид:

Скобки вокруг каждого элемента результирующего стека означают, что эти элементы созданы самим задачником, но располагаются не на тех позициях, на которых они должны находиться при правильном решении. Действительно, тот элемент, который в решении является первым, должен (после добавления нового элемента) оказаться вторым и т. д. Итак, наличие скобок в тексте результирующей динамической структуры означает, что ее элементы располагаются не в том порядке, который требуется.

Правильное решение

Для получения правильного решения задания Dynamic3 необходимо явно выделить память для нового элемента, используя процедуру New, и заполнить поля этого элемента, связав его с текущей вершиной стека (в результате сам этот элемент станет новой вершиной, адрес которой и следует вывести):

uses PT4;

var

d: integer;

p1, p2: PNode;

begin

Task('Dynamic3');

read(d, p1);

New(p2);

p2^.Data := D;

p2^.Next := p1;

write(p2);

end.

Приведем вид окна задачника при первом запуске этой программы:

Пример 3. Удаление элемента из динамической структуры

Знакомство с заданием

Рассмотрим простейшее задание на удаление элемента из динамической структуры -- Dynamic5. В нем требуется удалить из стека вершину и вернуть указатель на новую вершину, то есть на элемент, расположенный непосредственно за удаленным.

Особенность заданий на удаление элементов из динамических структур заключается в том, что удаляемый элемент необходимо не только отсоединить" от исходной динамической структуры, но и полностью "уничтожить", то есть освободить память, занимаемую этим элементом.

Для того чтобы напомнить учащемуся о необходимости уничтожения некоторых элементов исходной динамической структуры, эти элементы выделяются на экране синим цветом меньшей яркости, чем обычные элементы (на рисунке таким способом выделен элемент 15):

Приступаем к решению

Вначале приведем неправильный вариант решения, в котором не освобождается память, занимаемая удаленным из стека элементом:

uses PT4;

var p1: PNode;

begin

Task('Dynamic5');

read(p1);

write(p1^.Data, p1^.Next);

end.

Несмотря на то что все результирующие данные будут совпадать с контрольными (то есть текст в разделах Полученные результаты" и "Пример верного решения" будет одинаковым), на информационной панели появится сообщение об ошибке "Не освобождена динамическая память", а в разделе исходных данных будет выделен красным цветом тот элемент, который требовалось удалить: