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2.6 演示算法的开发过程及方法
在数据结构课程中，存储结构及逻辑结构(特别是动态数据结构及递归算法的执行过程)是教学的重点和难点。只有了解了静态存储结构和动态存储结构的原理，才能设计出更合理的数据结构和高效的算法。本系统通过代码对照、图形演示、变量的动态变化来形象、清晰地展示以上原理。本节主要介绍演示算法的开发过程及系统的使用。
2.6.1 开发过程
在delphi中单独建立一个单元，首先建立一个模板类ex，直接继承类demo，主要方法是输入检查、算法代码输出、执行算法，在三个方法中都以整数no为参数，相当于选择目录中的三级标题对应的算法。设计好模板后，再编写新类时，都可以复制这些代码，在它们的基础上添加代码即可。模板类ex的说明及方法框架如下：
ex = class(demo)//说明部分
private
f: text;
public
function inputok(no:integer): Boolean; override;
procedure outprogram(no:integer);
function runprogram(no:integer): Boolean; override;
end;
//实现部分
function ex.inputok(no:integer): Boolean;
var
s: string;
begin
result:=true;
case no of
1: begin
end;
end;
end;
procedure ex.outprogram(no:integer);
var
f: text;
begin
assignfile(f,'pdemo.txt');
rewrite(f);
case no of
1:begin
writeln(f,'procedure print;');
end;
end;
closefile(f);
end;
function ex.runprogram(no:integer): Boolean;
var
x: Integer;
s: string;
begin
inherited;
if inputok(no)
then begin
outprogram(no);
assignfile(f,'demo.txt');
rewrite(f);
case no of
1:;
end;
closefile(f);
result:=true;
end
else result:=false;
end;
2.6.2 输入检查
本系统只允许在输入框中进行输入，对输入结果要进行检查，看是否符合算法要求。在执行算法时，先检查是否有数据输入，如不合法或未输入，就把输入框中的内容设为默认值。下面的代码用来检查输入框中的内容是否为3到9之间的数值：
function ex01.inputok(no:integer): Boolean;
var
s: string;
begin
result:=true;
case no of
2: begin
s:=getinput;
if pos(s,'3,4,5,6,7,8,9')=0
then begin
sethelp('请输入一个在3-9 中的数字！');
setinput('3');
result:=false;
end ;
end;
end;
end;
2.6.3 算法代码输出
执行相应算法时，在算法演示窗口输出并显示代码，实际上就是把执行算法的过程输出到pdemo.txt文件中，代码如下：
procedure ex01.outprogram(no:integer);
var
f: text;
begin
assignfile(f,'pdemo.txt');
rewrite(f);
case no of
1:begin //简单程序及静态简单变量演示
writeln(f,'procedure print;');
writeln(f,'var i,j:integer;');
writeln(f,'begin');
writeln(f,' i:=1;j:=2;');
writeln(f,' i:=i+j;');
writeln(f,'end;');
end;
2:begin
writeln(f,'function fac(n: integer):integer;');
writeln(f,'var y:integer;');
writeln(f,'begin ');
writeln(f,' if n=1 ');
writeln(f,' then result:=1');
writeln(f,' else begin ');
writeln(f,' y:=fac(n-1); ');
writeln(f,' result:=n*y; ');
writeln(f,' end; ');
writeln(f,'end; ');
end;
3:begin
writeln(f,'procedure ex01.print99; ');
writeln(f,'var i,j:integer; ');
writeln(f,' r99:array[1..9,1..9] of integer; ');
writeln(f,'begin ');
writeln(f,' for i:=1 to 9 do ');
writeln(f,' for j:=1 to i do ');
writeln(f,' r99[i,j]:=i*j; ');
writeln(f,'end; ');
end;
4:begin
writeln(f,'procedure ex01.pointdemo;');
writeln(f,'var aa,bb,s:pointtp;i:integer; ');
writeln(f,'begin ');
writeln(f,' new(aa); ');
writeln(f,' new(bb); ');
writeln(f,' aa.next:=nil; ');
writeln(f,' aa.data:=','''///''',';');
writeln(f,' bb.data:=','''123''',';');
writeln(f,' bb.next :=aa.next; ');
writeln(f,' aa.next:=bb; ');
writeln(f,' for i:=1 to 3 do ');
writeln(f,' begin ');
writeln(f,' new(s); ');
writeln(f,' s.data :=inttostr(i);');
writeln(f,' s.next :=bb.next ; ');
writeln(f,' bb.next:=s;');
writeln(f,' bb:=s;');
writeln(f,' end; ');
writeln(f,'end;');
end;
end;
closefile(f);
end;
2.6.4 算法的执行
在下述的runprogram(no:integer)方法中，先检查输入的内容是否正确，如果正确，输出演示用算法代码，调用真正的算法，在执行过程中产生相应的脚本文件。下面的代码分别调用四个算法，第一个算法为简单程序及静态简单变量演示，直接调用print方法；第二个算法是递归程序及系统工作栈演示，先读入输入值，再调用求阶乘的fac()算法；第三个算法是演示二维数组(包括一维记录数组)的使用，该数组中存放九九乘法口诀表；第四个算法是指针演示，建立先进先出的链表。
function ex01.runprogram(no:integer): Boolean;
var
x: Integer;
s: string;
begin
inherited;
if inputok(no)
then begin
outprogram(no);
assignfile(f,'demo.txt');
rewrite(f);
case no of
1:print;
2:begin
s:=getinput;
x:=fac(strtoint(s));
end;
3:print99;
4:pointdemo;
end;
closefile(f);
result:=true;
end
else result:=false;
end;
2.6.5 脚本的输出
输出脚本在算法执行的过程中逐步完成，这是编写代码的重点和难点。针对编写好的算法，以行为单位，执行了哪些功能，变量值有哪些变化，都要以前面脚本符号系统的规定进行编写。以第二个算法为例，在原递归求阶乘程序的基础上，增加输出脚本语句，形成递归程序及系统工作栈，演示算法的执行代码如下：
function ex01.fac(n:integer): Integer;
var
y: Integer;
begin
writeln(f,'1]/递归程序演示;');
writeln(f,'2]#n,y,result;','*n=',n,';');
writeln(f,'3]');
writeln(f,'4]');
if n=1
then begin
result:=1 ;
writeln(f,'5]*result=1 ;');
end
else begin
writeln(f,'6]');
writeln(f,'7]<n=',n,' ','8;','/当前局部变量及返回语句入栈;');
y:=fac(n-1);
writeln(f,'8]>;*n=',n,';','*y=',y,';');
result:=n*y;
writeln(f,'8]*result=',n*y,';');
writeln(f,'9]');
end;
writeln(f,'10]');
end;
下面是输入为3时，执行上述代码生成的demo.txt的内容：
1]/递归程序演示;
2]#n,y,result;*n=3;
3]
4]
6]
7]<n=3 8;/当前局部变量及返回语句入栈;
1]/递归程序演示;
2]#n,y,result;*n=2;
3]
4]
6]
7]<n=2 8;/当前局部变量及返回语句入栈;
1]/递归程序演示;
2]#n,y,result;*n=1;
3]
4]
5]*result=1 ;
10]
8]>;*n=2;*y=1;
8]*result=2;
9]
10]
8]>;*n=3;*y=2;
8]*result=6;
9]
10]