Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Краткий конспект по теме «алгоритмизации и программирование и рекомендации по выполнению ЛР №1,2,3
В качестве предметной области для разработки программного обеспечения задачи в рамках третьего задания данной контрольной работы выступают математические формулы.
Выбор среды программирования, основанной, например, на языке Бейсик призван обеспечить подготовку студента к написанию оригинальных модулей в составе готовых программных средств пакета MS OFFICE.
В соответствии с методологией разработки любого программного обеспечения, практическая часть контрольной работы должна содержать следующие обязательные элементы, соответствующие одноименным этапам этого процесса:
Отладка подготовленной машинной программы и проверка ее работоспособности производится в ходе выполнения лабораторных работ, предусмотренных учебной программы.
Формализация задачи.
Под этим обычно понимается ее описание на языке математики. Например, дана словесная постановка задачи: вычислить площадь треугольника. Тогда формализованная математическая постановка задачи будет иметь следующий вид: S= , где p – полупериметр (p= ) a,b,c – стороны треугольника. В случае работы с графикой формализацией задачи будет привязка рисуемого изображения к координатной сетке экрана.
Разработка структуры входных и выходных данных.
Данные могут быть представлены отдельными переменными и константами, массивами , файлами сложной структуры. Для графики под входными данными имеется в виду ввод координат опорных точек изображения, а под выходными – само изображение. Поскольку в качестве предлагаемых задач выбраны математические примеры, то, как правило, первые два этапа уже реализованы.
Разработка машинно-ориентированного алгоритма.
Под машинно-ориентированным понимается алгоритм, удобный для решения данной задачи на ПК. Это очень важный этап, так как алгоритм определяет логическую структуру программы. Алгоритм может быть описан словесно или графом, называемым схемой алгоритма. Словесное описание применяется обычно для разрешения затруднений при построении графа. Граф состоит из вершин (блоков), объединенных ребрами, типы блоков представлены в таблице 1.
К вершине типа 1 подходит лишь одно ребро (либо входящее, либо выходящее). В таблице для типа 1 представлен вариант блока "Начало". К вершинам типа 4 подходят три ребра (одно входящее и два выходящих – для "да" и "нет"), причем одно из выходящих может начинаться из нижнего угла ромба. К вершинам типа 5 три ребра (два входящих и одно выходящее). Вершины типа 2 – 5 в блок-схеме обычно нумеруются. Движение по графу подразумевается сверху – вниз. При соблюдении этого правила стрелки не используются, а иное направление указывается ребром со стрелкой.
Логическая структура любого алгоритма может быть представлена комбинацией трех структур алгоритмов:
Линейные алгоритмы описывают действия, выполняющиеся последовательно одно за другим (Рис.1):
Рис.1. Структура линейного алгоритма
Таблица 1
|
Типы блоков алгоритма |
||
|
1.Начало или конец |
Начало или конец алгоритма. |
|
|
2.Ввод или вывод данных |
Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или для отображения результатов обработки (вывод). |
|
|
3.Процесс |
Означает какое-то вычислительное действие или последовательность вычислительных действий. |
|
|
4.Решение |
Да Условие Нет |
Выбор направления выполнения алгоритма в зависимости от некоторых условий |
|
5.Организация циклического процесса |
Да Нет |
Организует цикл путем наращивания переменной до определенного значения |
Разветвляющиеся алгоритмы описывают вычислительные процессы, в которых имеется два или более направлений хода вычислений. Выбор направления вычислений производится проверкой некоторого условия. На рис.2 приведены два примера циклических алгоритмов в зависимости от формирования условия и выполняемых затем действий.
Циклические алгоритмы описывают действия, которые необходимо выполнять несколько раз до тех пор, пока не выполнится определенное условие. Различают два вида циклических алгоритмов:
Рис.2. Структуры разветвляющихся алгоритмов
Пример циклического алгоритма с циклом типа «До» приведен на рис.3:
Рис.3.Структура циклического алгоритма типа «До»
Пример цикла типа «Пока» показан на рис.4. Тело цикла - это последовательность действий, которые выполняется многократно в цикле.
Используя разработанный алгоритм, можно переходить к разработке текста программы на выбранном алгоритмическом языке программирования. Ниже кратко рассмотрены вопросы разработки программ на языке программирования Бэйсик.
Рис.4. Структура циклического алгоритма типа «Пока»
Краткое описание языка высокого уровня BASIC
Наименование BASIC является сокращением английских слов «Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code», что в переводе означает «многоцелевой язык символических команд для начинающих».
Алфавит языка BASIC содержит 26 прописных латинских букв, цифры от «0» до «9», точку, запятую, кавычки, знаки арифметических операций +, -, /, *, ^, знаки отношения: <, >, =, >=, <= < >. Русский алфавит используется только для написания комментариев.
Константы – данные, имеющие в процессе выполнения программы единственное значение, определенное в исходном тексте программы.
Переменные – данные, которые могут изменять свои значения в процессе выполнения программы. Типы данных представлены на рис.5.
Константы
Рис.5. Представление данных в языке BASIC
В качестве типов данных используют :
X=mx*qp
Знак числа определяет мантисса, она может быть представлена с простой точностью (Е) или двойной (D). Рассмотрим некоторые из примеров представления чисел:
Строковая константа представляет собой заключенную в кавычки последовательность любых символов. Переменные также делятся на:
Имена переменных могут быть до 40 символов (латинские буквы, цифры).
Существует 2 способа определения типа переменной.
При первом способе тип простой переменной определяется последним символом в имени:
$ - строковая;
% - целочисленная (2 байта памяти);
! – числовая переменная с простой точностью (4 байта памяти, 6 цифр после запятой);
# - числовая переменная с двойной точностью (8 байт памяти, 14 цифр после запятой);
& - длинное целое.
Примеры представления различных переменных имеют вид:
BAX! – переменная с простой точностью;
BAX% - целочисленная переменная;
RUBL% - целочисленная переменная.
Во втором способе используют специальные операторы описания:
DEFINT A – целое - %;
DEFLNG A – длинное целое - &;
DEFSNG A – обычная точность - !;
DEFDBL A – двойная точность - #;
DEFSTR A – строковая - $.
Переменная с индексом позволяет обращаться к элементам массива.
Массив –это упорядоченная совокупность однотипных величин, чтобы обратится к массиву, нужно указать имя массива. Задание в программе имени массива, типа элементов и их количества называется объявлением массива и обязательно производится до первого использования переменных массива. Оператор DIM выполняет эту задачу.
Пример:
DIM GR%(24) – одномерный массив;
DIM GR!(5,10) – двумерный массив.
Рассмотрим основные операторы языка BASIC.
CLS – очищает экран: текстовую или графическую области просмотра. Если была установлена графическая область просмотра с помощью VIEW, то очищается только графическая область просмотра. В противном случае очищается текстовая область просмотра или весь экран.
INPUT – оператор выполняет операцию ввода информации с клавиатуры в оперативную память компьютера. Этот оператор используется для диалога между пользователем и компьютером.
Пример:
Команда в программе Результат на экране монитора.
INPUT k - ?;
INPUT “k=”,k - k=;
INPUT k1, k2, k3 - ? ;
INPUT a1$, k1, a2$, k2 - ? ;
В результате выполнения оператора в первом случае на экране дисплея появится «?» и компьютер будет ожидать ввода числа «К» с клавиатуры, т.е. надо ввести с клавиатуры нужное число и нажать на клавишу ввода ENTER.
Количество вводимых данных должно соответствовать количеству переменных в списке. Если введено недостаточное количество значений, то компьютер вновь выводит знак «?» и ждет дополнительного ввода данных, избыточные значения игнорируются. В третьем и четвертом примере показано, что с помощью одного оператора можно вводить как несколько чисел, так и несколько разных типов констант.
REM – оператор позволяет включать комментарий в программу. Формат: REM<произвольный текст>. Оператор REM относится к невыполняемым операторам и не оказывает никакого влияния на порядок работы программы. Он используется только на уровне транслятора и его единственная задача - помочь в комментарии фрагмента программы.
PRINT – оператор обеспечивает вывод информации в монитор, как числовой, так и символьной.
Пример1: PRINT «Исходные данные»
PRINT X,Y
В результате выполнения первого оператора PRINT на экране будет напечатан текст «исходные данные», начиная с первой позиции строки экрана, во втором случае напечатаются значения «X» и «Y», из памяти на момент их печати.
Пример 2: PRINT «Значение Х=»;Х, «Значение Y=»;Y
Этот пример демонстрирует одновременное применение в операторе вывода текста и значения числа. Если X и Y соответственно равны 50 и 70, то после выполнения этого оператора на экран будет выведено: значение X=50 и значение Y=70.
Для вывода информации на принтер используют следующую форму оператора: LPRINT.
LET – оператор присвоения значения выражения, стоящего справа от знака « =» , переменной стоящей слева от знака «=». Переменная и выражение должны быть или оба числовыми или оба символьными.
Имя оператора LET может быть опущено.
Пример:
10 LET A=1
20 A=1
100 X= X*2+B
Числа 10, 20 и 100 – являются метками. Используя метку можно ссылаться на конкретный оператор.
В операторе меткой 100 происходит вычисление переменной X по формуле X=X*2+B, причем, здесь, заранее должно быть присвоено значение переменных X и B в программе.
DATA – данный оператор служит для предварительной подготовки и хранения в памяти значений исходных данных.
Формат оператора: DATA <список констант>. Константы в списке разделяются между собой запятыми.
Пример: DATA 10,20,5,0.5
В программе может быть несколько операторов DATA. Интерпретатор объединяет их всех в один блок в том порядке, в каком они встречаются в программе. Операторы могут стоять в любом месте программы.
READ – осуществляет ввод данных, значения которых представлены в операторе DATA.
Формат оператора: READ<список переменных>
Пример: DATA 10,20,5,0.5
READ A,B,S,D
…
После выполнения этих операторов переменные примут следующие значения: A=10, B=20, C=5, D=0.5.
GOTO – оператор безусловного перехода, осуществляет переход к выполнению другого оператора, записанного в строке с указанным номером. Формат оператора: GOTO<№ оператора куда перейти>
Пример: GOTO 200 , т.е. перейти к оператору с номером 200.
Общий вид оператора:
IF…THEN…ELSE…
IF<условие> THEN [блок операторов1] [ELSE [блок операторов2]]
Где <условие> логическое выражение
IF< условие > THEN<№ строки операторов>
IF< условие > ELSE <№ оператора>
Пример1:
IF x>0 THEN y=A*X*B ELSE Y=*X^2+B
Если <условие> = истина, то оператор 1
Если <условие> = ложь, то оператор 2
Очень часто вместо линейной формы записи оператора IF (приведена выше) используют блочную форму, особенно в тех случаях, когда размер блоков операторов очень большой и не вмещается в одну строку при написании их в среде программирования. Эта форма имеет следующий вид:
IF<условие> THEN
[блок операторов1]
ELSE
[блок операторов2]
END IF.
FOR…NEXT
Формат:
FOR<переменная цикла> = A TO B [STEP C]
…
… операторы
NEXT<переменная цикла> ,
где <переменная цикла> - числовая переменная, используемая как счетчик цикла.
A и B – числовые выражения, определяющие начальное и конечное условие цикла, C – величина приращения счетчика после каждого цикла. Если С=1, то обычно приращение не указывается.
Циклы FOR…NEXT могут быть вложенными друг в друга. Тогда каждый оператор цикла должен иметь своё имя переменной цикла (имя счетчика). Компилятору это безразлично, располагайте операторы между FOR и NEXT, с отступом на 2 или 3 пробела от края, выделяя, таким образом, структуру цикла.
Оператор DIM.
Оператор DIM – объявляет массивы и имеет следующий формат:
DIM {переменная (индексы)} ,где:
«переменная» - идентификатор, используемый для обозначения массива;
«Индексы» - список, состоящий из одного или большего числа выражений целого типа, разделенных запятыми, и определяющих размер массива.
Оператор используется для явного описания размерности массива и количества его элементов путем указания имени массива, за которым следует одно или два числа, заключенных в скобки. Если в программе отсутствует описание массива, то при первом использовании его элемента BASIC по умолчанию резервирует место в памяти для 11 элементов одномерного массива или для 121 элементов двумерного массива. Имена массивов в списке разделяется запятыми.
Пример:
300 DIM A(5), В(4,5)
Значение индекса элементов массива может принимать значение от 0 до значения, указанного в описании массива. Переменные с индексами разрешается использовать везде, где используются простые переменные. Массив может содержать вещественные, целые или строковые переменные, что необходимо указывать при описании массива.
Пример:
10 DIM C%(10), A$(5,6), D(7), где:
массив С – одномерный массив из целых значений;
массив А – двумерный массив из строковых переменных;
массив D – одномерный вещественный массив.
Процедура FUNCTION имя [(параметры)] [STATIC]
имя [блок операторов]
Имя = выражение [блок операторов]
END FUNCTION.
Имя – имя функции и возвращаемый ею тип данных, указанный суффиксом типа данных (%,&,!,#,$).
Параметры – одна или несколько переменных, указывающих параметры, которые передаются в функцию при ее вызове:
Пример №1. Программирование разветвляющегося алгоритма.
Необходимо составить программу, реализующая вычисление функции:
Алгоритм решения данной задачи представлен на рис.6:
Рис.6. Алгоритм реализации задачи
Для приведенного алгоритма разработаем программу, используя блочную форму оператора IF:
CLS
REM С разветвлением
Pi=3.14
INPUT «Введите а»;а
INPUT «Введите х»;х
IF x>0 THEN
y=sin(Pi/(12+x))+x^2-5*a
ELSE
y=sin(Pi/(12+x))+x^2+5*a
END IF
PRINT «y=»;y
END
В данной программе имеются две ветви и в зависимости от значений переменной «X» процесс вычисления пойдет только по одной из них.
Пример №2. Программирование циклического алгоритма.
Пусть необходимо составить программу для вычисления функции:
для х=-1 до 3 с шагом 0.5
Алгоритм решения данной задачи приведен на рис.7, а программа имеет следующий вид:
CLS
REM Циклическая программа
FOR х=-1 TO 3 STEP 0.5
y=(exp(x^2)+exp(-x^2))/2
PRINT “y(”;x;”)=”;y
NEXT х
END
Рис.7. Циклический тип алгоритма
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение №1. Среда программирования QBASIC
Для входа в главное меню надо нажать клавишу ALT. Затем нажать подсвеченную букву выбранного меню и выбрать нужный пункт. Если пункт меню оканчивается троеточием “...”, то это значит, что при выборе этого пункта возникнет диалоговое окно с дополнительными вопросами.
|
Файл |
Редактирование |
Просмотр |
Поиск |
Запуск |
Отладка |
Параметры |
Справка |
МЕНЮ ФАЙЛ - используется для создания новой программы, загрузки и сохранения программ или частей программ, печати файлов или частей файлов, использования команд DOS, выхода из среды QB;
МЕНЮ РЕДАКТИРОВАНИЕ - используется для стирания, копирования или передвижения текста программы, отмены последних изменений, создания новой процедуры (SUB) и функции (FUNCTION);
МЕНЮ ПРОСМОТР - используется для просмотра процедур (SUB) и функций (FUNCTION), включаемых (INCLUDE) файлов, экрана программы;
МЕНЮ ПОИСК - предназначено для поиска или замены названий переменных, меток или фрагментов исходного текста в активном окне, в текущем модуле или во всех загруженных модуля
МЕНЮ ЗАПУСК - используется для исполнения загруженной программы, продолжения выполнения прерванной программы, очистки переменных в памяти перед выполнением, создания исполняемого (EXE) файла, определения главного модуля в многомодульной программе;
МЕНЮ ОТЛАДКА - используется для отладки программы путем открытия окон наблюдения, которые показывают, как переменные изменяются при работе программы;
МЕНЮ ПАРАМЕТРЫ - используется для настройки параметров Среды программирования;
МЕНЮ СПРАВКА - используется для получения информации по языку программирования QBASIC.
Команды главного меню QBASIC.
ФАЙЛ
Новая программа
Открыть программу...
Сохранить
Сохранить как...
Печать...
Выход
Используется для:
- создания новой программы;
- загрузки и сохранения программ или частей программ;
- печати файлов или частей файлов;
- выхода из QBASIC.
РЕДАКТИРОВАНИЕ
Вырезать Shift+Del
Скопировать Сtrl+Ins
В буфер Shift+Ins
Очистить Del
Новая процедура SUB...
Новая процедура FUNCTION...
Используется для:
- стирания (или удаления в буфер) текста;
- копирования текста;
- передвижения (удаления и вставки через буфер) текста;
- стирания текста без запоминания в буфере;
- создания новой процедуры (SUB) или функции (FUNCTION).
ПРОСМОТР
Процедуры... F2
Разделение
Выходной экран F4
Используется для просмотра:
- процедур (SUB) и функций (FUNCTION);
- выходного экрана.
ПОИСК
Найти...
Повторить последний поиск F3
Заменить...
Используется для поиска текста:
- только в активном окне;
- в текущем модуле;
- во всех загруженных модулях.
ЗАПУСК
Запуск Shift+F5
Перезапуск
Продолжение F5
Используется для:
- исполнения загруженной программы;
- продолжения выполнения прерванной программы;
- очистки переменных в памяти перед выполнением.
ОТЛАДКА
Добавить наблюдение
Установить наблюдение Shift+F9
Точка наблюдения...
Трассировка включена
Точка прерывания
Убрать все точки прерывания
Установить следующий оператор
Используется для настройки работы программы путем установки точек прерывания, которые прерывают выполнение программы для того, чтобы Вы смогли просмотреть значения переменных.
ПАРАМЕТРЫ
Экран...
Установить пути...
Проверка синтаксиса
Используется для:
- настройки цветов экрана;
- установки путей для поиска служебных файлов;
- переопределения правой кнопки мыши;
- проверки синтаксиса.
Сделанные установки автоматически запоминаются и используются при дальнейших вызовах QBASIC.
СПРАВКА
Индекс
Содержание
Описание F1
Справка о помощи Shift+F1
Используется для получения:
- справки по ключевым словам языка BASIC;
- информации по языку программирования QBASIC;
-контекстно-зависимой помощи, основанной на месторасположении курсора;
- дополнительных инструкций по получению помощи.
Использование функциональных клавиш в среде QBASIC
F1 - справка по ключевому слову, функции или оператору, отмеченному курсором;
Shift-F1 - вывод на дисплей оглавления справочной информации;
F2 - вывод на дисплей списка имен всех задействованных в программе процедур и функций, а также самой программы;
Shift-F2 - вывод на дисплей следующей процедуры или функции;
Ctrl-F2 - вывод на дисплей предыдущей процедуры или функции;
F3 - повтор поиска по ключевому слову;
F4 - переход к экрану вывода;
F5 - продолжение работы по программе;
Shift-F5 - запуск программы;
F6 - переброс курсора из окна ввода программы в окно непосредственного счета и обратно;
Shift-F6 - переброс курсора из одной створки окна редактирования в другую и обратно;
F7 - выполнение программы до курсора;
F8 - пошаговое выполнение программы с заходом в процедуры и функции;
F9 - установка или снятие контрольной точки в программе;
F10 - пошаговое выполнение программы без захода в процедуры и функции;
Shift-стрелки управления курсором - выделение фрагмента программы;
Shift-Del - вырезание фрагмента программы;
Ctrl-Y - вырезание строки программы;
Shift-Insert - вставка в программу ранее вырезанного фрагмента;
Ctrl-Insert - копирование выделенного фрагмента программы для последующей вставки.
Тема: Составление и отладка разветвляющейся программы
1. Постановка задачи
Составить программу для вычисления значения следующей функции:
2 Блок-схема алгоритма решения задачи:
CLS
REM Разветвляющая программа
REM вариант7, гр.118, Иванов И.И.
Pi=3.14
INPUT «Введите а»;а
INPUT «Введите х»;х
IF x>0 THEN
y=sin(Pi/(12+x))+x^2-5*a
ELSE
y=sin(Pi/(12+x))+x^2+5*a
END IF
PRINT «y=»;y
END
При X= …… Y=…….
Приложение №3. Встроенные функции
Наиболее часто встречающиеся операции над скалярными типами данных реализованы в языке QBASIC с помощью встроенных (иногда говорят — стандартных) функций и процедур. Наиболее известные функции над переменными целого, вещественного, логического и литерного типов приведены в таблице.
|
Функция |
Содержание |
|
АBS(X) |
Модуль (абсолютная) величина X, |Х| |
|
ATAN(X) |
Главное значение арктангенса X, ArctgX |
|
COS(X) |
Косинус от X, заданного в радианах, CosX |
|
ЕХP(X) |
Показательная функция от X, е |
|
TAN (X) |
Тангенс от X, заданного в радианах, TgX |
|
FIX(X) |
Целая часть числа X в вещественной форме, ]Х[ |
|
LOG(X) |
Натуральный логарифм от X, LnX |
|
SIN(X) |
Синус от X, заданного в радианах, SinX |
|
SGN (X) |
Возвращает значение 1,если X>0 ,-1,если X<0 |
|
SQR(X) |
Корень квадратный из X, √X |
|
RANDOM(N) |
Равномерно распределенное псевдослучайное целое число от 0 до N |
|
RND |
Равномерно распределенное псевдослучайное вещественное число от 0 до 1 |
|
CINT(X) |
Возвращает значение X, округленное до ближайшего целого числа |
|
INT(X) |
Возвращает ближайшее целое число, меньшее или равное X, если X > 0, и большее или равное X, если X < 0 |
|
TIME$ |
Возвращает значение системного времени ПЭВМ |
В языке QBASIC из учебных целей реализована только функция арктангенса АTAN, остальные функции арксинус, арккосинус, арккотангенс должны вычисляться по известным формулам, через арктангенс. Аналогично реализована функция натурального логарифма LOG. Пример использования встроенной функции:
|
Математическое выражение |
QBASIC |
|
Y= |
Y=SQR(2*X^2+8) |
Начало
Ввод X,Y
Y=X(1-X)2
да
Повторение
Данные
Переменные
Простая
переменная
Переменная с
индексом