Олег Деревенец - Песни о Паскале

Но это ещё присказка, – сказка впереди.

Итак, на узловых станциях формируют новые составы с тем, чтобы каждый вагон следовал далее в нужном направлении. Для сортировки устроены так называемые сортировочные горки. Горка – это слегка наклоненный участок пути; если отцепить от стоящего на нём состава вагон, последний покатится под горку. Но укатится недалеко, – под горкой устроено несколько тупиков. Тупик – это обычное состояние программиста, но здесь я говорю о других тупиках, железнодорожных. Это участки пути, ограниченные с одной стороны земляным валом. Уткнувшись в этот вал, вагон остановится. Горка соединяется с тупиками железнодорожными стрелками, переключая которые можно направить катящийся с горки вагон в тот или иной тупик (рис. 101).

Как сортируют состав? Основную работу выполняют двое: сцепщик и стрелочник (который всегда виноват!). От стоящего на горке состава сцепщик отсоединяет по очереди вагон за вагоном и сообщает стрелочнику по рации, в который из тупиков направить очередной вагон, – тому остается лишь переводить свои стрелки. Вкатившись в тупик, вагон тормозится земляным валом или слегка соударяется с уже стоящим там вагоном и автоматически сцепляется с ним. «Разбросав» по тупикам один состав, на горку выкатывают другой и продолжают сортировку, пока в тупиках не сформируются новые составы, готовые к дальнейшему пути.

Наша цель: смоделировать сортировочную горку, то есть создать программу, ведущую себя подобно такой горке. Вагоны заменим символами; следовательно, и состав и стоящие в тупиках вагоны мы представим строками. Будем считать первый символ строки первым вагоном состава, – он прицеплен к локомотиву. В тупике первым будет вагон, стоящий у земляного вала. Легко догадаться, что обрабатывать вагоны будем по принципу стека, поскольку сцепщику всегда доступен только последний вагон.

Договорившись об этом, сформулируем задачу окончательно. Дана строка символов (состав), из которой надо сформировать три других. Вагоны, обозначенные большими буквами ’A’…’Z’, отправим на станцию «A»; другие, обозначенные маленькими буквами ’a’…’z’, – поедут к станции «B», а третьи, обозначенные цифрами ’0’…’9’, – к станции «C». Программа должна сформировать три строки – это вновь собранные составы. Первый символ в них, – это вагон, прицепленный непосредственно к локомотиву.

Для решения задачи надо всего лишь в точности повторить действия сцепщика и стрелочника. Будем «отцеплять» символы от строки и «заталкивать» их в стеки – это наши тупики. Значит, надо построить механизм для стеков. Он будет похож на механизм для очереди: элементы храним в строковых переменных, а для занесения и извлечения элементов из стека учредим две процедуры. По традиции программисты называют эти процедуры так: Push – затолкнуть в стек, и Pop – вытолкнуть из стека.

Процедура заталкивания в стек Push присоединяет символ к концу строки. Она точь-в-точь повторяет процедуру установки в очередь, только называется иначе.

А функция выталкивания из стека Pop возвращает последний символ строки, одновременно удаляя его оттуда. Если же стек окажется пуст, функция сообщит об этом. Сходство с функцией извлечения из очереди очевидно, разница лишь в позиции извлекаемого символа: для очереди это первый символ, а для стека – последний.

Теперь вам не составит труда разобраться в показанной ниже программе «P_45_2». Обратите внимание на отцепку вагонов от исходного состава: она тоже выполняется функцией выталкивания Pop, поскольку исходный состав трактуется как непустой стек.

{ P_45_2 – Сортировочная станция }

{ Помещение элемента в стек }

procedure Push(var aStack: string; arg: char);

begin

aStack:= aStack + arg; { добавляем в конец строки }

end;

{ Извлечение элемента из стека }

function Pop(var aStack: string; var arg: char): boolean;

begin

if Length(aStack) = 0 { если стек пуст }

then Pop:= false { сообщаем об этом }

else begin

{ возвращаем последний элемент }

arg:= aStack[Length(aStack)];

{ и удаляем его из стека }

Delete(aStack, Length(aStack), 1);

Pop:= true; { признак того, что стек не был пуст }

end;

end;

var S : string; { исходный состав }

SA, SB, SC : string; { три сортировочных тупика A,B,C}

c : char; { очередной вагон }

begin

S:= 'HEjd31kDJK62px912se3BKdwL9'; { Исходный состав }

Writeln('Исходный состав: '+S);

SA:=’’; SB:=’’; SC:=’’; { очистка тупиков }

{ Отцепляем вагоны от исходного состава и заталкиваем в тупики }

while Pop(S, c) do begin

if c in ['A'..'Z'] then Push(SA, c);

if c in ['a'..'z'] then Push(SB, c);

if c in ['0'..'9'] then Push(SC, c);

end;

{ Теперь исходный состав пуст, то есть S='' }

{ Выкатываем вагоны из тупика A и цепляем к первому составу }

while Pop(SA, c) do Push(S, c);

Writeln('На станцию A : '+S);

S:=''; { Освобождаем пути }

{ Выкатываем вагоны из тупика B и цепляем ко второму составу }

while Pop(SB, c) do Push(S, c);

Writeln('На станцию B : '+S);

S:=''; { Освобождаем пути }

{ Выкатываем вагоны из тупика C и цепляем к третьему составу }

while Pop(SC, c) do Push(S, c);

Writeln('На станцию C : '+S);

Readln;

end.

Вы познакомились с механизмами очередей и стеков. Мы построили их на основе символьных строк, но в системном программировании это делается иначе, и скоро вы узнаете об этом больше.

• Очереди и стеки – это механизмы, применяемые в системных программах. Элементами очередей и стеков могут быть любые объекты.

• Очередь обслуживает элементы по принципу «первый пришел – первый ушел» или сокращенно FIFO (First-In, First-Out).

• Стек обслуживает элементы по принципу «последний пришел – первый ушел» или сокращенно LIFO (Last-In, First-Out).

А) Исследуя модель танцевального кружка, можно заметить, что в любой момент одна из двух очередей обязательно пуста. В самом деле, если приходит больше мальчиков, то будет пуста девчоночья очередь и наоборот. Можно ли обойтись одной очередью? Придумайте, как это сделать.

Подсказка: добавьте функцию для тестирования очереди с тем, чтобы выяснить, не пуста ли она. И, если не пуста, то кто томится в ней – мальчик или девочка? Эта функция не должна изменять состояние очереди.