Функция Power
Функция Power в Паскале (и многих других языках программирования) выполняет возведение числа в степень.
Синтаксис для вещественных чисел:
function Power(Base: Double; Expon: Double) : Double;
Синтаксис для целых чисел:
function Power(Base: LongInt; Expon: LongInt) : LongInt;
Эта функция возводит число Base в степень Expon и возвращает результат. В реальности функция возвращает результат выражения:
- В документации сказано, что функция объявлена в модуле SYSTEM. Однако без подключения модуля MATH компилятор выдаёт ошибку. Из этого следует, что на самом деле функция объявлена в модуле MATH.
- В документации приведён синтаксис как для целых, так и для вещественных чисел. Однако на самом деле функция работает только с вещественными числами. При попытке использовать целые числа компилятор также выдаёт ошибку.
- Возможно, в более новых версиях эти проблемы уже исправлены. Но у меня было именно так (версия FPC 3.0.0).
Пример использования функции Power
Пример приведён ниже:
Здесь мы число 2 (переменная Х) возводим в степень 3 (переменная Y), то есть вычисляем следующую формулу:
Z = X Y
Обратите внимание на подключенный модуль MATH.
Эта статья входит в раздел о подпрограммах модуля SYSTEM. И по идее описания функции Power здесь не должно быть. Но, так как в документации сказано, что функция Power объявлена в модуле SYSTEM, я решил включить данную статью именно в этот раздел (я же не виноват, что в документации косяк))).
Возведение в степень в Паскале
Возведение в степень в Паскале можно выполнить и без какой-то специальной функции, используя функцию вычисления натурального логарифма и функцию вычисления экспоненты. О том, как это сделать, я рассказал здесь.
Однако, если есть специальная функция для возведения числа в степень, то почему бы ей и не воспользоваться? С одной стороны. С другой стороны — эта функция совершенно неожиданно требует подключения модуля MATH.
В документации сказано, что по сути функция Power работает по формуле возведения в степень в Паскале:
Однако, если мы будем делать именно так, эта формула будет неправильно работать с отрицательными числами, потому что в документации сказано, что функция Ln работает только с положительными числами.
Так что функция Power в реальности несколько сложнее, чем приведённая выше формула.
Поэтому для разминки мы напишем свой аналог функции Power, который будет работать правильно. Но для начала вспомним как вычисляется степень числа:
Также напомню, что любое число в нулевой степени равно 1, а ноль в любой степени равен 0 (кроме нуля в нулевой — ноль в нулевой степени не определён, но мы будем возвращать в таких случаях ноль, хотя функция Power возвращает 1).
А теперь наш аналог функции Power:
Я сознательно немного всё усложнил, чтобы вас запутать )))
Пример использования функций Power и её аналога в программе:
Здесь есть один подвох — если вы попытаетесь возвести отрицательное число в не целую степень, например, так:
то стандартная функция Power вызовет ошибку во время выполнения программы. В своём аналоге я этого избежал, но надо понимать, что результат в этом случае будет неправильным (хотя с моей точки зрения это всё-равно лучше, чем аварийное завершение программы).
Это происходит потому, что при таком раскладе результатом являются комплексные числа, а операции с комплексными числами выполняются по другим правилам.
В реальных программах подобные ситуации надо дополнительно обрабатывать (хотя бы предупреждать пользователя о том, что при отрицательном основании и не целой степени функция вернёт неправильный результат).
Ещё в моей функции используется функция Odd, о которой я ещё не рассказывал. Вкратце скажу, что она определяет, является ли число чётным. Более подробно о ней расскажу в отдельной статье.
Возведение в степень в паскале
Вопросы «возвденеие в степень pascal» или «возведение в степень на Паскале» являются наиболее популярными в своей тематике. Не всегда представляется возможным умножать число само на себя (например x := x * x;) в силу динамично изменяющихся параметров задачи, да и при больших показателях степени размер кода может увеличиться во много раз. Кроме того, подобное выражение не предусматривает возможность возведения числа в дробную степень.
Возведение в степень в паскале можно реализовать несколькими способами. Рассмотрим их, установив преимущества и недостатки каждого
Универсальная функция возведения в степень в pascal
Самый эффективный и правильный способ — взятие экспоненты от логарифма Exp(X*Ln(Y)), где X — степень числа, Y — основание. Однако, необходимо учитывать частные случаи когда основание или степень отрицательные числа, либо когда один из них является нулем. Также необходимо учесть тот факт, что при возведении отрицательного числа в четную степень, результат становится положительным
if (x < 0) then pow := (-1)*Exp(y*Ln(Abs(x))) else
if (x > 0) then pow := Exp(y*Ln(Abs(x))) else
if (l mod 2 = 0) then R:=Abs(pow);
if (y = 0) then Pow :=1;
Возведение в степень с помощью цикла
Является одним из самых простых и быстрых способов. Задается цикл от единицы до требуемого показателя, в котором основание складывается с самим собой. Организовать подобный алгоритм можно использовав как for, так и while или repeat.
for i:=1 to pow-1 do
if ((not odd(pow)) and (pow<0)) then x := x * (-1);
Возведение в степень с помощью рекурсии
Аналогично предыдущему итерационному способу. Отличие заключается только в том, что вместо очередного вызова тела цикла используется вызов функции (рекурсия).
Возведение в степень в pascal для целого показателя, вычисляемого за время log2(pow)
Данный алгоритм также, как и два предыдущих работает только с целыми показателями степени. Однако, время затрачиваемое на вычисление существенно сокращается.
function power (x,pow:integer):integer;
var res: integer;
while (pow > 0) do
if (pow and 1 = 1) then res := res * x;
Таким образом, возвести число в степень в паскале с дробным показателем может позволить только универсальная функция возведения в степень. Использование первого способа является наиболее быстродейственным. Это особенно заметно, при больших значениях степени и большого числа знака после запятой. Следует отметить, что помимо перечисленных выше способов существуют и другие алгоритмы реализующие в Turbo Pascal возведение в степень.
Возведение в степень в pascal — Универсальная функция возведения в степень (1 способ)
Функция Power — Простое итерационное вычисление степени с помощью цикла (2 способ)
Рекурсивное возведения числа в степень — Возведение числа в степень с помощью рекурсии (3 способ)
Быстрое возведение в степень в паскале — Алгоритм с вычислением за время log2(pow) (4 способ)
Возведение в степень в Паскале
В процессе изучения любого языка, применяемого при написании ПО, среди актуальных вопросов особое место принадлежит тому, как подносить к определенной степени число. В том случае, если числовые значения конкретной задачи систематически изменяются, выполнять процесс умножения числа самого на себя нецелесообразно. В таком случае нужно ознакомиться с тем, как же можно в Паскале осуществлять поднесение к степени.
Поднесение к степени посредством применения универсальной функции
Для того чтобы применять самый правильный и эффективный метод, необходимо от логарифма взять экспоненту. При этом очень важно учитывать то, когда показатель или основание логарифма выступают отрицательными числами или же нулем. Также стоит помнить о том, что если возведение в степень будет происходить с отрицательным числом, то результат всегда будет положительным.
Поднесение к степени посредством применения цикла
Самым быстрым и простым способом возведения в степень в языке программирования Паскаль является использование цикла. Задавать его нужно, начиная от единицы и до того показателя, который нужно получить. Для организации такого цикла можно использовать команды repeat, while, так и for.
Поднесение к степени посредством применения рекурсии
Этот метод используется точно так же, как и предыдущий. Но единственным отличием здесь будет то, что будет применяться специальная функция рекурсии вместо повторного вызова цикла.
Выражения и функции в Паскале.
Так как оператора возведения в степень в Паскале нет, то возводить можно так:
Y=X N
Ln Y=Ln X N
Y=E N*Ln X
Y:=EXP(N*LN(X))
Y:=N*N*…(написать нужное количество N, если их немного)
Создать функцию, например Stepen(X,N), в которой с помощью первого способа вычислить.
Пример 1. Составить программу для вычисления выражения: