Structura unui program

Un program este o succesiune de instrucțiuni pe care calculatorul le execută una după alta, într-o ordine precisă. Un program simplu are, de obicei, trei părți. În prima parte pregătești datele: declari variabilele și, în limbajele care o cer, incluzi bibliotecile. În a doua parte citești valorile de intrare și faci calculele. În a treia parte afișezi rezultatele. Ordinea contează: o variabilă trebuie să aibă valoare înainte de a fi folosită într-un calcul, iar un rezultat trebuie calculat înainte de a fi afișat.

Exemplu rezolvat — aria unui dreptunghi. Programul citește lungimea și lățimea unui dreptunghi și afișează aria. Pentru lungimea 8 și lățimea 5 pașii sunt:

1. Pregătești variabilele: una pentru lungime, una pentru lățime și una pentru arie.
2. Citești lungimea, 8, și lățimea, 5, de la tastatură.
3. Calculezi aria: $8\cdot 5=40$ și o păstrezi în variabila pentru arie.
4. Afișezi aria: 40.

În Python programul se scrie în patru instrucțiuni: două citiri cu input(), un calcul și o afișare cu print. Rezultatul este același dacă folosești C++, dar în acest limbaj instrucțiunile executabile se pun într-o funcție numită main, iar la început se includ bibliotecile necesare citirii și afișării.

Dacă ai pune afișarea înaintea calculului, programul ar arăta o valoare veche sau ar da eroare, pentru că aria nu ar avea încă valoare. Dacă ai citi lățimea înaintea lungimii, valorile s-ar amesteca; pentru arie nu contează, dar pentru o scădere sau pentru un preț și o cantitate ar conta.

Un program mic poate fi urmărit cu un tabel: pe fiecare rând scrii instrucțiunea și valorile variabilelor după ea. Dacă programul nu face ce ai vrut, caută primul rând în care valorile diferă de cele așteptate. Un program bun are nume de variabile care spun ce păstrează, de exemplu „lungime” și „latime”, nu litere alese la întâmplare. La final compari rezultatul cu un calcul făcut pe hârtie: dacă la lungimea 8 și lățimea 5 programul nu afișează 40, ai găsit o greșeală de urmărit.

La liceu, un program simplu se descrie în trei părți, indiferent de limbaj: intrarea (citirea datelor), prelucrarea (calculele și deciziile) și ieșirea (afișarea rezultatelor). În Python, programul este alcătuit din instrucțiuni executate de sus în jos; blocurile se marchează prin indentare. În C++, un program conține directive de preprocesare (#include), eventual declarații globale și funcții, iar execuția începe în funcția main.

Exemplul 1 — costul total (Python). Se citesc prețul unui obiect și numărul de obiecte, se calculează produsul și se afișează.

pret = int(input())
cantitate = int(input())
total = pret * cantitate
print(total)

Pentru intrarea 12 urmată de 3, după primele două instrucțiuni avem pret = 12 și cantitate = 3. Prelucrarea stabilește total = 36, iar ultima instrucțiune afișează 36. Atribuirile trebuie executate înaintea folosirii variabilelor; dacă total ar fi calculat înainte de citiri, Python ar semnala o eroare, pentru că variabilele nu ar exista încă. Funcția input() întoarce text, iar int(...) îl transformă în număr; fără conversie, pret * cantitate ar repeta un text de câteva ori, nu ar calcula un cost.

Exemplul 2 — același program în C++.

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int pret, cantitate;
    cin >> pret >> cantitate;
    int total = pret * cantitate;
    cout << total;
    return 0;
}

Pentru intrarea 12 3 rezultatul este tot 36. Față de varianta Python apar un antet cu biblioteca iostream, funcția main și declarațiile de tip, dar ordinea conceptuală este aceeași: intrare, prelucrare, ieșire.

Exemplul 3 — perimetrul și aria într-un singur program. Pentru un dreptunghi cu lungimea 8 și lățimea 5, programul calculează perimetru = 2 * (lungime + latime), adică $2\cdot 13=26$, și aria = lungime * latime, adică 40, apoi afișează ambele valori. Ieșirea are două date, iar fiecare trebuie afișată explicit; dacă se afișează numai ultima, cealaltă se pierde. Programul face un număr constant de pași și folosește memorie constantă.

Exemplul 4 — un program cu decizie. Un program poate avea și pași alternativi. Pentru a afișa dacă o persoană este majoră, după citirea vârstei se compară valoarea cu 18: if varsta >= 18: print("major"), iar în caz contrar print("minor"). Pentru intrarea 20 se afișează major, iar pentru 15 se afișează minor. Partea de prelucrare conține acum o decizie, dar structura programului rămâne cea cunoscută: intrare, prelucrare, ieșire. În Python o variabilă nu se declară înainte: ea apare la prima atribuire și își schimbă tipul dacă primește altă valoare, pe când în C++ tipul se declară și rămâne fix.

Exemplul 5 — urmărirea cu tabel: schimbul a două valori. Programul citește a = 3 și b = 7, apoi le schimbă între ele folosind o variabilă ajutătoare:

a = 3
b = 7
aux = a
a = b
b = aux
print(a, b)

După aux = a avem aux = 3, după a = b avem a = 7, iar după b = aux avem b = 3. Se afișează 7 3. Fără variabila aux, secvența a = b urmată de b = a ar da 7 7, pentru că vechea valoare a lui a se pierde la prima atribuire. Ordinea celor trei instrucțiuni face parte din structura programului.

Un program se testează cu cel puțin două seturi de date: unul obișnuit și unul la limită. Pentru programul de mai sus, valorile 17, 18 și 19 arată dacă pragul este tratat corect: 17 dă minor, iar 18 și 19 dau major.

Greșeli frecvente

• Greșit: ordinea instrucțiunilor nu contează dacă toate sunt prezente.
  Corect: o variabilă trebuie să aibă valoare înainte de a fi folosită, iar rezultatul se calculează înainte de afișare.
• Greșit: programul afișează automat tot ce calculează.
  Corect: se afișează numai ce conține o instrucțiune de ieșire.
• Greșit: un program C++ începe de la prima linie a fișierului.
  Corect: execuția începe în funcția main.

Înainte și după