Песни о Паскале

Глава 62 Самое интересное только начинается!

Мы у финишной черты, где принято подводить итоги. Нет, друзья, повременим с итогами, ведь для вас все только начинается, – лучше обсудим ваши планы на будущее.

Чем зарабатывает программист? – создает программы. У хорошего мастера дело спорится, и товар его добротен. Как скорее достичь мастерства? За что браться, с чего начать? Вот несколько советов.

Первым делом хорошенько оседлайте Паскаль – один из лучших языков программирования. Даже школьник, владеющий Паскалем, – это наполовину инженер, ведь мощная система программирования Delphi построена на этом языке. Часть пути к вершинам Паскаля мы преодолели вместе, но освоили далеко не все его возможности. Дальше ступайте сами: преодолев робость и сомнения, откройте «взрослый» учебник по Паскалю, – некоторые из таких учебников найдете в списке рекомендуемой литературы. Там вас ждет немало открытий!

А что другие языки? Среди них отметим Си – один из самых используемых. Но почему не Паскаль?

Языки Паскаль и Си – ровесники, они родились в начале 70-х годов прошлого века. Паскаль был задуман как строгий язык для надежного программирования, но на первых порах применялся лишь в образовании. Создатели языка Си преследовали иную цель, – им срочно понадобился незатейливый язык для появившихся в ту пору мини-ЭВМ. Надо заметить, что программы, написанные на Паскале, эти слабенькие ЭВМ переваривали с трудом, а строгие ограничения надежного Паскаля по рукам и ногам вязали ретивых системщиков. Потому сработанный на скорую руку простенький и ненадежный Си вдруг вынырнул вперед и захватил лидерство. А что было дальше? – об этом нельзя промолчать.

По мере того, как компьютеры становились мощнее, а программы сложнее, требования к их надежности возросли – ошибки программистов крайне дороги! Сторонники Си осознали необходимость типизации данных и прочих мер повышения надежности и позаимствовали эти идеи из Паскаля. С другой стороны слишком суровый контроль типов в Паскале был слегка ослаблен – в разумных пределах. Это и другие новшества, добавили языку гибкости, и Паскаль пробился в области, где безраздельно хозяйничал Си. Нынешние потомки Паскаля – языки Ada и Modula – применяют для создания надежных, ответственных программ (авиация, космос, вооружения). Но это секрет, о котором «настольные» программисты не знают, и для них C/C++ – «языки профессионалов». Впрочем, в «настольном» программировании эти языки все ещё востребованы, хотя и вытесняются где-то более современными Java и C#.

Ещё одна популярная сфера – разработка сайтов. Тем, кто углубится в WEB-программирование, пригодятся PHP, Perl, JavaScript, Pyton и другие WEB-языки (они все плодятся и плодятся!).

Особняком от «толпы» языков программирования держится Ассемблер (Assembler переводится как «сборщик»). Его относят к языкам низкого уровня, – в отличие от Паскаля, Си и многих других, причисляемых к языкам высокого уровня. За что же так «унижен» Ассемблер? За то, что оперирует с потрохами процессора: адресами памяти, регистрами, флагами. Программирующий на Ассемблере должен хорошо представлять устройство компьютера и процессора, – на низком уровне нужна высокая квалификация! Ассемблер – удел профессионалов, и к нему прибегают там, где другие языки не годятся.

Изучая современные языки, вы постигните и технологии разработки крупных проектов: модульное и объектное программирование. И это не все. Технологии не стоят на месте, и новинки стремительно сменяют одна другую. Держите «руку на пульсе», следите за развитием технологий, – кто зазевался, тот отстал!

Вам надо хорошо овладеть языками, но это не все. Любой проект начинают с разработки алгоритмов. Многие типовые задачи давным-давно решены, и для них созданы эффективные алгоритмы. Не изобретайте велосипед, изучайте типовые алгоритмы и структуры данных. Некоторые из них вам уже знакомы: это сортировка, двоичный поиск, списки, графы, стеки и очереди. И, хотя нерешенным задачам счету нет, в основе их решений лежат типовые алгоритмы и структуры данных.

Программист, не «въезжающий» в решаемую задачу, – самое жалкое существо на свете! Увы, такие бедолаги – не редкость, и на то есть причины, – ведь компьютеры распространились повсеместно, где их только нет!

Принимаясь за очередной проект, поневоле вникаешь в премудрости той сферы, для которой он предназначен. Это может быть электроника, механика, химия или экономика – всего не перечислить. И всякий раз ищешь общий язык с экспертами в данной области. Ведь постановка задачи – это результат встречного движения программиста и заказчика. Значит, программист должен знать все? Но это невозможно! Да, всезнайкой вам не быть, но понемногу обо всем знать необходимо. Школяр! не пренебрегай науками, тебе сгодится все!

Программы для персональных компьютеров, как правило, общаются с людьми напрямую. А утомленному человеку свойственно ошибаться. Радейте о пользователе, – удобный и понятный интерфейс вашей программы должен радовать глаз, ограждая человека от возможных ошибок.

Удобный и надежный интерфейс – это прекрасно, но даже он не гарантирует верного ввода исходных данных. Ошибки более вероятны, когда данные читаются из подготовленного вручную файла. Неверные данные могут «уронить» программу (например, при попытке деления на ноль). Громкое «падение» программы, сопровождаемое английскими «ругательствами», устрашит пользователя и породит в его душе сомнение в вашем мастерстве. Проверяйте вводимые данные на допустимость и непротиворечивость. Обнаружив ошибку, ваша программа должна вразумительно сообщить об этом пользователю и подсказать пути решения проблемы.

Ошибки проявляются иногда так редко, что автор программы за это время несколько раз сменяет работу. Чем раньше вы обнаружите слабости своей поделки, тем лучше. Испытайте ее на самых разных наборах исходных данных – и правильных, и неправильных.

В борьбе с ошибками не гнушайтесь ничем. Даже комментарии помогают. Поясняйте каждый крупный фрагмент: процедуру, блок операторов, а то и отдельный оператор. Если комментарий говорит о вашем намерении, то операторы показывают, что вы действительно сделали. Ошибка порождает противоречие между комментарием и оператором. Будучи незамеченным в первый момент, это несоответствие будет обнаружено вами или другими при повторном чтении программы.

Мы нередко возвращаемся к готовой программе спустя месяцы и годы после ее внедрения. За это время забывается почти все, что придумали. А если вашу программу будет править кто-то другой… – я не завидую этому парню! И здесь вновь выручат комментарии.

Роль комментариев выполняют и выразительные имена, облегчающие понимание программы. Обычно программисты придумывают их на основе английских слов – ведь это международный язык. Следуйте некоторой системе в назначении имен, например, той, которая предложена в этой книге. Напомню о некоторых наших договоренностях. Имена для типов данных, констант и переменных начинаем с определенных букв, а именно:

• C – для констант;

• T – для типов данных;

• a – для аргументов процедур и функций;

• m – для полей записей и объектов.

Переменным лучше давать имена существительных, а для процедур и функций подходят глаголы. Глобальным переменным предпочтительно давать длинные развернутые имена. Наоборот, локальные переменные, назначение которых очевидно (счетчики циклов, временные значения и тому подобное), лучше называть коротко – одной-двумя буквами.

Мастерское владение языком программирования и ясное понимание поставленной задачи – вот основа вашего успеха. Но что отличает профессионала? Умение распределять сложность в пространстве программы. Ваша процедура или функция вышла громоздкой и запутанной? Так разбейте её на ряд простых. Не увлекайтесь глобальными переменными, – для их объявления нужны веские основания. Лучше, когда процедуры и функции принимают данные через параметры.

По многим школьным предметам проводят олимпиады, в том числе по информатике. Цель этих олимпиад – выявить самых способных. Профильные факультеты ВУЗов с удовольствием принимают победителей олимпиад на льготных условиях. Ради этого можно постараться, не так ли? Если вам это интересно, я открою некоторые тайны олимпиад по информатике.

Олимпиады по информатике (программированию) проводят в несколько этапов, – на школьном, районном, областном, зональном, всероссийском и международном уровнях. Разумеется, что в следующий этап выходят победители предыдущего.

Участники соревнуются в двух возрастных группах: старшей (11-й класс), и младшей (10-й класс и моложе). В отличие от олимпиад по прочим предметам, программисты обеих возрастных групп решают одни и те же задачи. На ранних этапах каждая возрастная группа оценивается отдельно. А вот на всероссийском и международном этапах все возрасты оценивают вместе, и чемпионом может стать любой. Не смущайтесь своих юных лет. Чуете в себе силы? Так смело врубайтесь в скопище бойцов!

Обычно «олимпийцам» предлагают решить несколько задач, и для каждой из них следует написать программу. Разумеется, что время на решение ограничено (обычно это от 3 до 5 часов на все задачи). По истечении этого времени судьи приступают к тестированию программ. Тесты приготовлены заранее, но неизвестны участникам. Каждую программу проверяют на нескольких тестах, а баллы начисляют за каждый успешно выполненный тест. Щедрость теста зависит от его сложности и сложности решаемой задачи. В конце концов, побеждает тот, кто наберет больше баллов.

Олимпиады программистов отличает ещё одна особенность: для проверки решений здесь применяют тестирующие программы. Они автоматически компилируют исходный текст, а затем несколько раз запускают исполняемый файл, передавая ему всякий раз условия очередного теста. Это ускоряет проверку работ и придает ей объективность. Тестирующие программы применяют на областном и последующих этапах.

Тур – это один соревновательный день. Школьный и районный этапы, где количество решаемых задач невелико, проводят в один тур, а последующее – в два тура. Обычно в одном туре предлагается от двух до четырех задач, после чего подводятся и оглашаются его итоги.

Перед началом соревнований организаторы знакомят участников с правилами проведения этапа. Каждому участнику дают компьютер, а для приема решений выделяют сетевую папку. На всероссийском и международном этапах проводят предварительный пробный тур, где участники, решая простенькую задачу, знакомятся с рабочими местами и тестирующей системой. Пробный тур не оценивают.

И вот соревновательный тур настал: билеты с условиями задач розданы, часы включены. В течение тура участник может задавать жюри вопросы для устранения неясностей в условиях задач. Вопросы задают только в письменной форме (другие участники их слышать не должны!) и формулируют так, чтобы ответом было «да» или «нет». Нельзя, например, спросить, в каких пределах находится число N, но можно выяснить, является ли это число положительным («да» или «нет»?).

По окончании тура, участники покидают рабочие места, и начинается официальное тестирование их решений. Решение задачи – это исходный файл на выбранном языке (обычно на Паскале или Си). Тесты запускают в присутствии участника с использованием упомянутой тестирующей системы. Успешное решение должно компилироваться и выдавать правильные решения на предлагаемые тесты. Если тест не проходит, соответствующие ему баллы не начисляются. Жюри не рассматривает исходный текст как таковой, его интересуют лишь правильность прохождения тестов. Участник вправе опротестовать результат тестирования, если, по его мнению, на это есть основания (например, ошибка в тестовых данных). Протест подается в жюри в письменной форме. Жюри рассматривает все протесты и принимает своё решение. По окончании тестирования и рассмотрения протестов, жюри подводит официальные итоги, объявляя победителей и призеров олимпиады.

Как выглядит олимпиадная задача? – пример найдете в приложении М. В чем особенности таких задач?

Прежде всего, отметим способ ввода и вывода данных. То и другое выполняется только через текстовые файлы, которым присваивают заранее оговоренные имена. Так, если для файла с решением оговорено имя «ABC.PAS», то входной файл будет называться «ABC.IN» а выходной – «ABC.OUT». На эти расширения имен рассчитаны упомянутые тестирующие системы.

Входные данные олимпиадных задач считаются корректными. Это избавляет участника от их проверки и позволяет сосредоточиться на решаемой проблеме.

Упомяну о некоторых ограничениях. В решениях задач нельзя использовать внешние библиотечные модули (фирменные библиотеки), каждое решение представляется одним исходным файлом. Существуют ограничения и по времени исполнения программы (например, 5 секунд). Это побуждает участника искать быстрые, эффективные алгоритмы.

Таковы особенности олимпиад по информатике, теперь обсудим подготовку к ним.

Предметные олимпиады – это ступень на лестнице профессионального роста. Советы программисту-ремесленнику отчасти годятся и «спортсмену». И все же в олимпиадном программировании есть свои особенности.

Олимпийцы – всего лишь школьники, им хватит базовых средств выбранного языка. Применительно к Паскалю, участнику вполне достаточно того, что изложено в этой книге. Но владеть этим надо твердо. Вас не должен смущать ввод-вывод через текстовые файлы. Орудовать сложными типами данных надо так же свободно, как вилкой и ложкой. То же самое относится к процедурам и функциям. И в основных алгоритмах надо разбираться. Но, поскольку библиотечные модули правилами олимпиад запрещены, модульные технологии вам здесь не пригодится.

Итак, владение основами языка – безусловное требование к соискателям олимпийских лавров. Но этих знаний хватит лишь на первых порах – на школьном и районном этапах. Плюс природная смекалка. На последующих уровнях смекалки уже мало, – нужна целенаправленная подготовка. В чем она состоит? Изучайте основные алгоритмы (в этом помогут книги, предложенные в библиографическом списке). Потренируйтесь в решении олимпиадных задач, – их полно в Сети, ссылки на некоторые ресурсы вы найдете в табл. 13.

Табл. 13 – Некоторые ресурсы Сети по олимпиадному программированию

Теперь о том, как биться на олимпиаде. На бой выходите со свежей головой, что называется в здравом уме и крепкой памяти. Ударные занятия перед олимпиадой только навредят, – лучше на пару дней забудьте о Паскале, погуляйте на воздухе и хорошенько отоспитесь.

Явитесь на олимпиаду без опоздания. Не тревожьтесь, ведь коленки дрожат не только у вас. Волнение – это нормальная реакция на опасность, оно мобилизует организм, но все хорошо в меру.

Внимательно выслушайте предполетный инструктаж, в котором организаторы объяснят правила олимпиады. Получив условия задач, обязательно прочитайте их все и оцените сложность. Не хватайтесь за первую попавшуюся задачу, начинайте с самой легкой на ваш взгляд. Действуйте по принципу «лучше синица в руке, чем журавль в небе». Одолев легкую задачу, беритесь за самую простую из оставшихся. Так вы наберете часть баллов, и настроитесь на решение трудных задач.

А если все решить невмоготу? Тогда примените разрешенную правилами хитрость: выдайте хотя бы одно или два частных решения. Что это такое? Это решение, удовлетворяющее одному из тестов. Предположим, что по условию задачи вы должны вычислить факториал числа. Но вы напрочь забыли о факториале все, кроме того, что факториалы для нуля и единицы равны единице. Тогда выдавайте единицу как решение для всех входных данных. Составители тестов наверняка проверят эти точки, и тогда ваша программа пройдет, по крайней мере, пару тестов.

Олимпиада быстротечна, и время надо беречь. А потому не пишите комментариев, не измышляйте слишком длинных имен. Но основными правилами оформления программ не пренебрегайте (логическими отступами, например), – они избавят вас от путаницы в собственном творении.

Ваше время сэкономит шаблон будущих программ. Вот пример такого шаблона, его можно напечатать в начале тура и сохранить в отдельном файле. И тогда не придется повторно набивать одни и те же операторы в разных задачах.

const CTask = 'Name';

    CIn = CTask+'.in';

    COut = CTask+'.out';

procedure ReadData;

var F: text;

begin

Assign(F, CIn); Reset(F);

Close(F);

end;

procedure WriteData;

var F: text;

begin

Assign(F, COut); Rewrite(F);

Close(F);

end;

begin

ReadData;

WriteData;

end.

Взяв за основу шаблон, и определив константу CTask для имен файлов, вы получите отчасти готовую программу.

Организаторы гарантируют правильность входных данных в своих тестах. Если в условии сказано, что число лежит в пределах от 1 до 10, то так оно и будет. Но это не значит, что вы введете его таким, – ошибка может затаиться в процедуре ввода. Она сведет на нет последующие правильные действия, и вы не получите нужный ответ. Так проверяйте ввод данных (отладчиком или выводом на экран). Разумеется, что для проверки решения вам придется выдумать свои тесты, поскольку тесты жюри участникам неизвестны.

И вот тестирование завершено, и результаты оглашены. Где мы с вами? Впереди на белом коне? Поздравляю! Искупайтесь в лучах славы, и, обсохнув на лаврах, начинайте готовиться к следующему этапу.

А если неудача? Каждый переживает ее по-своему. Кто-то даст волю чувствам и размажет слезы по щекам. Но вы не из тех, – я знаю. Поражение закаляет упорных. Внимательно прослушайте разбор задач, – его устраивают по окончании туров. Разберитесь в своих ошибках, решите задачи дома. А может, вам просто не хватило времени? – не беда, ведь и среди великих встречались тугодумы. Не опускайте рук, работайте, и обязательно добьетесь успехов. В конце концов, олимпиада – это всего лишь ступенька, которую можно… перепрыгнуть. Все ещё впереди!