Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Реалізація чисельних методів з допомогою інженерного пакета MathCad, табличного процесора MS Excel та програмування мовою С
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Черкаський державний технологічній університет
Інститут:
О
Факультет:
КН
Кафедра:
Кафедра інформатики
Інформація про роботу
Рік:
2014
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Телекомунікації
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ІНФОРМАТИКИ ТА ІНФОРМАЦІЙНОЇ БЕЗПЕКИ
КУРСОВА РОБОТА
з інформатики на тему:
«Реалізація чисельних методів з допомогою інженерного пакета MathCad, табличного процесора MS Excel та програмування мовою С»
Студента I-курсу групи ТК-34
напряму підготовки 6.050903 телекомунікації
Євтушенка І.О.
Керівник к.т.н., доц. Панаско О.М.
Національна шкала ______________________
Кількість балів: ___________Оцінка: ECTS_____
Члени комісії __________________ Панаско О.М.
__________________ Коваль О.В.
__________________ Захарова М.В.
Черкаси 2014
Форма № У-6.01
Черкаський держаний технологічний університет _
(назва вищого навчального закладу)
Кафедра_Інформатики та інформаційної безпеки_________________________ Дисципліна__________________________________________________________________
Спеціальність______________________________________________________
Курс____________ Група____________ Семестр_________________________
ЗАВДАННЯ
на курсовий проект (роботу) студента
__________________________________________________________________
(прізвище, ім’я, по батькові )
1. Тема проекту (роботи) ____________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Строк здачі студентом закінченого проекту (роботи)__ _________________
3. Вихідні дані до проекту (роботи)____________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які підлягають розробці)________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)__________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6. Дата видачі завдання ________
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№
П/П
Назва етапів курсового проекту (роботи)
Строк виконання етапів проекту (роботи)
Примітки
Студент_________________
(підпис)
Керівник к.т.н., доцент ______________
Завідувач кафедри ІТІБ ______________
Асистент кафедри ІТІБ ______________
“ ” р.
РВЦ ЧДТУ. 2002. Зам. № Тир. 1000 Зміст:
Вступ.............................................................................................................6
Розділ 1.Теоретичні відомості....................................................................6
Табличний процесор MS Excel.........................................................6
Інженерний пакет MathCad...............................................................9
Середовище програмування мовою С. Основні особливості та методи роботи з оболонкою C++ Builder 6...................................14
Знаходження визначеного інтегралу методами трапецій, прямокутників(лівих, правих, середніх), парабол..................................24
Знаходження коренів нелінійного рівняння методами бісекції, хорд, дотичних...........................................................................................28
Знаходження системи лінійних алгебраїчних рівнянь методом Гауса............................................................................................................32
Розділ 2. Задача знаходження визначеного інтегралу методом трапецій.......................................................................................................36
Реалізація в середовищі MathCad..................................................36
Реалізація в середовищі MS Excel.................................................37
Блок-схема та реалізація в програмному середовищі С..............39
Задача знаходження визначеного інтегралу методом прямокутників (лівих, правих, середніх)......................................................................42
Реалізація в середовищі MathCad..................................................42
Реалізація в середовищі MS Excel.................................................43
Блок-схема та реалізація в програмному середовищі С..............48
Задача знаходження визначеного інтегралу методом парабол........57
Реалізація в середовищі MathCad..................................................57
Реалізація в середовищі MS Excel.................................................58
Блок-схема та реалізація в програмному середовищі С..............61
Розділ 3. Задача розв'язку нелінійного рівняння методом бісекції.......64
Реалізація в середовищі MathCad..................................................64
Реалізація в середовищі MS Excel.................................................65
Блок-схема та реалізація в програмному середовищі С..............67
Задача розв'язку нелінійного рівняння методом хорд......................70
Реалізація в середовищі MathCad..................................................70
Реалізація в середовищі MS Excel.................................................71
Блок-схема та реалізація в програмному середовищі С..............73
Задача розв'язку нелінійного рівняння методом дотичних..............76
Реалізація в середовищі MathCad..................................................76
Реалізація в середовищі MS Excel.................................................77
Блок-схема та реалізація в програмному середовищі С..............79
Розділ 4. Задача розв'язку лінійних рівнянь методом Гауса..................82
Реалізація в середовищі MathCad..................................................82
Реалізація в середовищі MS Excel.................................................83
Блок-схема та реалізація в програмному середовищі С..............85
Висновок....................................................................................................90
Список використаної літератури.............................................................91
Вступ
Розділ 1. Теоретичні відомості. Табличний процесор MS Excel.
Програма MS Excel, будучи лідером на ринку програм обробки електронних таблиць, визначає тенденції розвитку в цій області. До значних досягнень у новій версії програми Excel можна віднести появу тривимірних документів (блокнотів). Встановлення зв'язків між файлами і таблицями значно спростилося в порівнянні з колишніми версіями. Контекстні меню значно розширені, а додаткові програмні інструменти полегшують рішення складних прикладних задач.
Варто також згадати про різних помічниках (Асистентах), що допомагають користувачу задавати функції і видають рекомендації, якщо існує більш простий метод рішення поточної задачі. У програму Excel вбудована зручна підсистема допомоги, що у будь-який момент готова видати необхідну довідку.
Описані дотепер нововведення стосуються в основному комфорту в роботі і швидкому освоєнні програми. Одним з найважливіших функціональних розширень програми, призначеним для професіоналів, є вбудоване в Excel Середовище програмування Visual Basic (VBA) для рішення прикладних задач. Завдяки VBA фірмі Microsoft удалося не тільки розширити можливості мови макрокоманд Excel, але і ввести новий рівень прикладного програмування, оскільки VBA дозволяє створювати повноцінні прикладні пакети, що за своїми функціями виходять далеко за рамки обробки електронних таблиць. Крім цього, варто назвати наступні важливі елементи програми Excel:
-менеджер файлів, що видає докладну інформацію про усі файли;
-діалогові вікна-регістри;
-окрема піктограма для форматування;
-поява механізму Drag & Plot, призначеного для швидкої активізації діаграм
СТРУКТУРА ДОКУМЕНТІВ
Тривимірні документи (блокноти, папки) - дозволяють значно спростити і прискорити роботу з таблицями і керування робочими аркушами. Документи можуть містити до 255 таблиць, чи діаграм VBA-програм в одному файлі, а принцип роботи з ними нагадує звичайну роботу з діловими блокнотами в будь-якому офісі. У кожному робочому блокноті можна помістити всю ділову інформацію, що відноситься до однієї теми, і зберігати її в одному файлі, що дозволяє значно підвищити наочність робочих документів.
Ці переваги особливо виявляються при зв'язуванні даних у таблицях. Щоб отримати деяку інформацію з іншого документу приходилося відкривати відповідний файл і зчитувати потрібну інформацію. Тепер при встановленні інформаційних зв'язків між таблицями одного документа не потрібно нічого відкривати, тому що всі таблиці знаходяться в одному файлі.
Нові технології полегшують також аналіз даних. Щоб проаналізувати дані, розташовані в декількох таблицях, Вам потрібно відкрити тільки один файл.
ПОБУДОВА ТАБЛИЦЬ
Усі дані таблиці записуються в так звані осередки, що знаходяться на перетинанні рядків та стовпців таблиці. За замовчуванням вміст осередку представляється програмою Excel у стандартному форматі, що встановлюється при запуску програми. Наприклад, для чисел і текстів задається визначений вид і розмір шрифту.
У програмі Excel маються контекстні меню, що викликаються правою кнопкою миші, коли промаркована деяка область таблиці. Ці меню містять багато директив обробки і форматування таблиць. Директиви форматування можна також викликати на панелі форматування (другий рядок піктографічного меню), клацнувши мишею по відповідній піктограмі.
ТАБЛИЧНІ ОБЧИСЛЕННЯ
Можливість використання формул та функцій є одним з найважливіших властивостей програми обробки електронних таблиць. Це, зокрема, дозволяє проводити статистичний аналіз числових значень у таблиці.
Текст формули, що вводиться в комірку таблиці, повинний починатися зі знака рівності (=), щоб програма Excel могла відрізнити формулу від тексту. Після знака рівності в комірку записується математичне вираження, що містить аргументи, арифметичні операції та функції.
У якості аргументів у формулі звичайно використовуються числа та адреси комірок. Для позначення арифметичних операцій можуть використовуватися наступні символи: + (додавання); - (вирахування); * (множення); / (ділення).
Формула може містити посилання на комірки, що розташовані на іншому робочому чи листі навіть у таблиці іншого файлу. Один раз введена формула може бути в будь-який час модифікована. Вбудований Менеджер формул допомагає користувачу знайти чи помилку, чи неправильне посилання у великій таблиці.
Крім цього, програма Excel дозволяє працювати зі складними формулами, що містять декілька операцій. Для наочності можна включити текстовий режим, тоді програма Excel буде виводити в осередок не результат обчислення формули, а власне формулу.
ПОБУДОВА Й ОФОРМЛЕННЯ ДІАГРАМ
Графічні діаграми оживляють сухі стовпчики цифр у таблиці, тому вже в ранніх версіях програми Excel була передбачена можливість побудови діаграм. Красива тривимірна діаграма не тільки радує око, але і поліпшує якість документа. У програмі MS Excel з'явилися нові й нові типи тривимірних діаграм - так звані кільцеві діаграми, що доповнюють поверхневі і сітчасті тривимірні діаграми...
Діаграму можна розташувати поруч з таблицею або розмістити її на окремому робочому листі.
Конструктор діаграм є одним з найбільш могутніх засобів у програмі Excel. Побудова діаграми з його допомогою виконується за декілька кроків. Конструктору вказується вихідна область таблиці, тип діаграми, використовувані написи і кольори. На основній панелі мається піктограма для виклику Конструктора діаграм.
ФУНКЦІЇ
Для виконання табличних обчислень потрібні формули. Оскільки деякі формули та їхні комбінації зустрічаються дуже часто, то програма Excel пропонує більше 200 заздалегідь запрограмованих формул, що називаються функціями.
Усі функції розділені по категоріях, щоб у них було простіше орієнтуватися. Вбудований Конструктор функцій допомагає на всіх етапах роботи правильно застосовувати функції. Він дозволяє побудувати тта обчислити більшість функцій за два кроки.
У програмі мається упорядкований за алфавітом повний список усіх функцій, у якому можна легко знайти функцію, якщо відомо її ім'я; у противному випадку варто робити пошук по категоріях. Багато функцій розрізняються дуже незначно, тому при пошуку по категоріях корисно скористатися короткими описами функцій, що пропонує Конструктор функцій. Функція оперує деякими даними, що називаються її аргументами. Аргумент функції може займати одину комірку або розміщатися в цілій групі комірок. Конструктор функцій робить допомогу в завданні будь-яких типів аргументів.
Інженерний пакет MathCad.
Одна з задач ЕОМ - автоматизація праці, підвищення ефективності наукових досліджень. Основна особливість ЕОМ - орієнтація на застосування користувачами, що не володіють мовами програмування. Такий підхід дозволяє переборювати мовний бар'єр, що відокремлює людину від машини. З цією метою розробляються пакети прикладних програм, розраховані на широкі кола фахівців. До подібним до пакетів відноситься MathCad.
MathCad - універсальний математичний пакет, призначений для виконання інженерних та наукових розрахунків. Основна перевага пакета - природна математична мова, на якому формуються розв'язувані задачі. Об'єднання текстового редактора з можливістю використання загальноприйнятої математичної мови дозволяє користувачу одержати готовий підсумковий документ. Пакет володіє широкими графічними можливостями, розширюваними від версії до версії. Практичне застосування пакета істотно підвищує ефективність інтелектуальної праці.
Від інших продуктів аналогічного призначення, наприклад, Maple & Theorist (компанії Waterloo Maple Software) і Mathematica (компанії Wolf Research), Mathcad (компанії Mathsoft) відрізняється орієнтація на створення високоякісних документів (доповідей, звітів, статей) у режимі WYSIWYG (What You See Is What You Get). Це означає, що, вносячи зміни, користувач негайно бачить їхні результати й у будь-який момент може роздрукувати документ в усій красі. Робота з пакетом за екраном комп'ютера практично збігається з роботою на папері з однією лише різницею - вона більш ефективна. Переваги Mathcad полягають в тому, що він не тільки дозволяє провести необхідні розрахунки, але й оформити свою роботу за допомогою графіків, малюнків, таблиць і математичних формул.
Система MathCad має такі особливості:
•математичні вирази в MathCad записуються в їх звичній формі, тобто чисельник знаходиться вгорі, а знаменник - унизу. Аналогічним способом записуються будь-які математичні позначення. Це особливо важливо під час аналізу економіко-математичних моделей, форма та зміст яких у цьому разі єдині;
•у середовищі MathCad процес створення «програми» йде паралельно з її налагодженням. Користувач, увівши в MathCad-документ новий вираз, може не тільки відразу підрахувати його числовий вираз при заданих значеннях змінних, а й побудувати графік або поверхню, швидкий погляд на які може безпомилково показати, де криється помилка, якщо вона була допущена у формулі або під час створення самої математичної моделі;
•пакет MathCad доповнено довідником, що стосується основних економіко-математичних і фізико-хімічних формул та констант, які можна автоматично переносити в документ без побоювання внести в них перекручування;
•у систему MathCad інтегровано засоби символьної математики, що дає змогу розв'язувати поставлені задачі не тільки чисельно, а й аналітичне;
•систему MathCad оснащено засобами анімації, завдяки чому можна реалізувати створені моделі не тільки в статиці (числа, таблиці, графіки), а й у динаміці.
Склад системи MathCad.
Нижче наведено основні можливості й області застосування системи MathCad, зокрема виділено характерні приклади використання MathCad в економічній математиці.
MathCad - математичний центр сучасного проектування:
забезпечує функції:
текстового редактора;
табличного процесора;
Умовно MathCad складається з чотирьох процесорів: текстового, графічного, математичного і процесора функціонального програмування. У свою чергу, математичний процесор може бути поданий у вигляді сукупності двох процесорів: числового та символьного. Під процесором розуміється сукупність програмних й апаратурних засобів, що реалізують заданий набір операцій.
Текстовий MathCad-процесор призначений для введення в MathCad-документ відповідних текстових коментарів, що утворюють текстові області документа. Можли вості процесора сумірні зі стандартним Windows-блокнотом (Notepad).
Графічний процесор дає змогу будувати графіки в декартових та полярних координатах, картини ліній рівня, зображувати поверхні і виводити ряд інших тривимірних графіків. Всі вони - приклади графічних областей MathCad-документа.
Числовий процесор як результат виконання операції формує число, подане в одному з прийнятих у MathCad форматі. Наприклад, якщо вихідна формула має вигляд
то F(2) = 64 або F(-5) = -27 - результат роботи числового процесора.
Символьний процесор дає змогу істотно спростити складний вираз. Наприклад, наведена вище формула після оброблення символьним процесором перетвориться до такого вигляду:
На основі символьних обчислень можлива також оптимізація числових виразів. Символьний процесор у цьому разі забезпечує спрощення (якщо це можливо) виразу, а потім числовий процесор розпочинає його обчислення.
Таким чином, оптимізація полягає у виборі найшвидших алгоритмів символьних обчислень і заміні багаторазово: повторюваних операцій обчисленнями за формулами, здобутими в ході символьних перетворень.
Процесор функціонального програмування надає користувачеві вмонтовану мову програмування, що включає набір стандартних конструкцій. Починаючи з версії 7.0, MathCad постачається із системним інтегратором MathConnex, що дає змогу інтегрувати різноманітні Windows-додатки й організовувати передачу даних між ними (наприклад, при спільній роботі з Excel або MatLab).
Довідкова система MathCad має власній інтерфейс і гіпертекстові посилання. Найчастіше використовувані процедури MathCad оформлено у вигляді набору легко доступних текстів - шпаргалок (Quick Sheets), зміст яких може переміщатися в робочий документ. Доступними є також електронні книги, присвячені розв'язанню типових задач із різних розділів економічної математики і техніки.
Поняття MathCad -документа
У найпростішому випадку робота із системою MathCad зводиться до підготовки у вікні редагування завдання > на обчислення і встановлення форматів для результатів, і Допускається запровадження формул і тексту в будь-якому місці робочого документа. Кожен математичний вираз ! або фрагмент тексту є блоком, під яким розуміється обмежена область у MathCad-документі. З кожним блоком можна працювати самостійно: переміщати, копіювати і т. д. При цьому MathCad створює невидимий прямокутник, що обмежує кожний із блоків. У MathCad-документі використовуються блоки трьох типів: обчислювальні (або математичні), текстові та графічні.
Спілкування користувача з системою MathCad відбувається на вхідній мові, що є проміжною, математично орієнтованою мовою візуального програмування. Математичні записи в цій мові вводяться просто виведенням шаблонів відповідних операторів і функцій. Вона настільки наближена до звичайної математичної мови опису обчислювальних задач, що практично не потребує їх програмування. Потрібен лише точний опис алгоритму розв'язання задачі.
Оператори - це спеціальні MathCad-символи, що вказують на виконання тих або інших операцій над даними-операндами.
Останні можуть бути подані константами або змінними - об'єктами з іменами, які містять дані певних типу і значення. Оператори вводяться як із клавіатури, так і за допомогою вбудованих панелей.
Функція - об'єкт вхідної мови, що має ім'я і параметри, які вказуються в круглих дужках.
Ім'я MathCad-функції ототожнюється з відповідною математичною функцією, наприклад sin(x). Характерною рисою функції є повернення значення (результату обчислення функції) у відповідь на звернення до неї. Оператори та функції використовуються для створення математичних виразів - формул, які можуть обчислюватися в числовому або символьному вигляді.
Зі змінними пов'язано поняття присвоювання їм значень. Символ присвоювання позначається як «:=» (наприклад, х := 25) під час виконання числових операціях і як «= » (наприклад, «а = с») під час роботи з символьним процесором.
Для запуску відповідного процесора з метою здобуття результату використовуються знаки «=» («дорівнює») і «-»» («символьне дорівнює»).
Характерним для MathCad є ідентичність подання документа, видимого на екрані, і його роздруку. Таку відповідність називають іноді принципом WYSIWYG(«що бачу те й одержую»). Застосування шаблонів для введення математичних виразів, які мають звичайний вигляд, істотно полегшує рутинну роботу користувача і робить його інтерфейс ще більш дружнім (особливо це стосується початківців).
Оскільки робочий MathCad-документ може бути ширший від аркуша паперу, поняття сторінки не є таким ясним, як текстового редактора Word. Області, розділені штриховими вертикальними лініями, друкуються на окремих аркушах паперу, тоді як номер сторінки в нижній частині вікна MathCad не змінюється при пересуванні вікна праворуч.
Можна уявити робочий документ, складений із вертикальних смуг-аркушів 1, (1), 2, (2), і т. д. MathCad починає друкувати зверху лівої смуги (аркуш 1) і продовжує до досягнення останньої області в цій смузі (аркуші 2, 3 і т. д.), після чого переходить до верху сусідньої смуги (аркуш(1)) і друкує її донизу (аркуші (2), (3) і т. д. ).
Аркуші (1), (2), (3),... можуть бути доступні з аркушів 1,2,3,... відповідним переміщенням повзунка горизонтального прокручування вікна документа. Тому іноді праві аркуші (1), (2), (3),... називають "прихованими сторінками" і їх використовують для розміщення допоміжних обчислень або формул.
Особливості інтерфейсу користувача.
Під інтерфейсом користувача будемо розуміти сукупність засобів графічної оболонки MathCad, які забезпечують керування системою як із клавіатури, так і за допомогою миші. Інтерфейс MathCad створено так, що користувач, який має елементарні навички роботи з Windows-додатками, може відразу почати роботу з MathCad.
Головне меню MathCad
Верхній рядок - рядок заголовка. Він відображає назву завантаженого або такого, що вводиться з клавіатури, документа. У лівій частині рядка міститься стандартна кнопка керування вікном, у правій - кнопка згортання вікна в піктограму і розгортання його на весь екран, а також кнопка закриття системи MathCad. Головне меню MathCad складається з таких пунктів:
File - робота з файлами, мережею Internet та електронною поштою;
Edit - редагування документів;
View - зміна засобів огляду і включення (виключення) елементів інтерфейсу;
Insert - вставлення об'єктів та їхніх шаблонів (включаючи графіку);
Format - зміна формату (параметрів) об'єкта;
Math - керування процесом обчислень;
Symbolic - вибір операцій символьного процесора;
Window - керування вікнами системи;
Help - робота з довідковою базою даних про систему.
Кожний пункт головного меню містить підменю зі списком доступних і недоступних (але можливих надалі) операцій (команд). Доступні в даний момент операції подаються чітким шрифтом, а недоступні - шрифтом із характерним затіненням.
Використання інструментальних і вбудованих панелей MathCad
Робота з документами MathCad не потребує обов'язкового використання опцій головного меню, тому що основні з них дублюються кнопками швидкого керування. І їх можна виводити на екран або прибирати з нього за допомогою відповідних опцій позиції View головного меню Windows. Найчастіше використовуються дві такі панелі панель інструментів Toolbar (дублює найпоширеніші команди та операції) і панель форматування FormatBar (забезпечує вибір типу, розміру шрифтів і засобу вирівнювання текстових коментарів).
Третій рядок вікна системи MathCad займає панель інструментів. Вона містить кілька груп кнопок керування з піктограмами, кожна з який дублює одну з найважливіших операцій головного меню.
Для набору відповідних математичних знаків використовуються вбудовані панелі, в оригіналі Palletes - палітри. Вони дають змогу виводити на екран заголовки - шаблони математичних знаків (наприклад, символи арифметичних операцій, матриць, знаків інтегралів, похідних і т. д.).
Кнопки виведення вбудованих панелей займають п'ятий рядок вікна системи (при стандартному встановленні MathCad). Вбудовані панелі з'являються у вікні редагування документів при активізації відповідних піктограм. Більшість кнопок на палітрах виводять звичайні та спеціальні математичні знаки й оператори переміщенням їхніх шаблонів у місці розташування курсора на документі.
Середовище програмування мовою С. Основні особливості та методи роботи з оболонкою C++ Builder 6
Загальна характеристика мови
Мова програмування С++ розроблена на початку 80-х років співробітником Bell Laboratories Б'єнером Страуструпом (Bjarene Stroustoup). Основою для його створення послужила процедурно-орієнтовна мова системного програмування С, дозволяюча розробляти ефективні модульні програми розв'язання широкого класу науково-технічних задач. Ефективність написаних на мові С програм обумовлена можливістю обліку в ній архітектурних і апаратних особливостей ЕОМ, на якій програма реалізується. При створенні С++ використовувалися певні концепції мов Симула-67 та Алгол-68 і переслідувались наступні цілі:
забезпечити підтримку абстрактних (задані користувачем) типів даних;
надати засоби для об'єктно-орієнтованого програмування;
покращити існуючі конструкції мови С.
В програмі, написаній на мові С++, у програміста з'явилася можливість створення власних типів даних на базі вже існуючих. Їх використання значно полегшує обробку складних структур даних.
Об'єктно-орієнтоване програмування представляє собою технологію програмування, яка базується на на класифікації та абстракції об'єктів. Мова С++ реалізує три основні концепції об'єктно-орієнтованого програмування: інкапсуляцію, наслідування і поліморфізм.
Інкапсуляція - це об'єднання даних і обробних їх функцій в одному об'єкті. Ціллю інкапсуляції є автономність модулів; вона дозволяє локалізувати наслідки зміни структур даних конкретного модуля. Для інших модулів зміни будуть непомітними.
Мова С++ містить засоби, дозволяючі розробити ієрархію класів, або типів об'єктів. Відповідний механізм називається наслідуванням. Наслідування дозволяє використовувати розроблені раніше класи, що забезпечує значне покращення процесу розробки програмних модулів.
Поліморфізм можна визначити як властивість, дозволяюча використовувати одне ім'я для позначення дій, загальних для рідних класів. При цьому конкретизація виконуючих дій реалізовується в залежності від типу оброблюваних даних. Прикладом поліморфізму в С++ є перевантаження функцій, дозволяюча в рамках ієрархії класів мати декілька версій однієї і тієї ж функції. Рішення, яка саме версія буде реалізована, приймається в ході виконання програми.
Завдяки реалізації перечислених концепцій об'єктно-орієнтоване програмування володіє такими перевагами, як:
підвищена захищеність об'єктів від коду інших частин програми як результат використання інкапсуляції;
скорочення строків побудови програми на основі механізму наслідування;
вилучення зайвого коду на основі концепції поліморфізма.
Заради справедливості відмітимо, що при об'єктивно-орієнтованому програмуванні необхідно вирішити достатньо складну задачу модульного проектування та визначення класів і об'єктів.
Для покращення мови С в С++ були створені наступні доповнення:
визначені нові операції доступу до глобальних об'єктів і управління динамічною пам'яттю;
введений другий вид оформлення коментарів;
введені об'єктоно-орієнтовані засоби введення-виведення;
введені прототипи функцій для узгодження типів параметрів і аргументів;
досягнута можливість розміщувати в будь-якому місці програми оператори об'яв змінних та ін.
В стандарт С++ увійшли наступні важливі доповнення:
механізм обробки виняткових (помилкових) ситуацій;
динамічна (під час виконання програми) ідентифікація і перетворення типів об'єктів;
можливість використання параметризованих функцій та класів - шаблонів;
введення маніпуляторів для роботи з потоками введення-виведення;
введення нових базових (вбудованих)типів даних bool та wchar_t;
введення стандартних похідних типів даних і стандартних шаблонів;
використання простору імен як засобу уникнення конфліктів між одноіменними змінними і відображення модульності програми;
зпрощення синтаксису об'яви змінних похідних типів, що визначаються користувачем;
зпрощення синтаксису підключення заголовочних файлів стандартної бібліотеки (не потрібно вказувати розширення h).
Введення-виведення через стандартні потоки
При підключенні файла stdio.h автоматично створюються наступні п'ять потоків:
stdin - для введення зі стандартного пристрою (звичайно клавіатура);
stdout - для виведення на стандартний пристрій (звичайно монітор);
stderr - для стандартного виведення повідомлень про помилку (звичайно монітор);
stdaux - для виведення на стандартний додатковий пристрій (звичайно на монітор);
stdprn - для виведення на стандартний пристрій друку (принтер).
Перші три потоки мають прямі аналоги в мові С++ - cin, cout та cerr відповідно. Їх аналогія заключається у встановлених за замовчуванням зв'язку з відповідним файловим пристроєм та наявністю або відсутністю буферизації. Але спочатку ці всі потоки різні, оскільки за їхню роботу відповідають різні засоби та використовуються різні системні буфери .
Форматоване введення-виведення
Операції форматованого обміну даними з консоллю через стандартні потоки stdin та stdout виконуються за допомогою двох функцій: printf() та scanf(). Прототипи функцій мають наступний вигляд:
Обов'язковим аргументом функцій є рядок форматування. Необов'язкові аргументи задають імена (в printf) або адреси (в scanf) змінних, значення яких виводяться або вводяться відповідно.
При успішному виведенні метод printf() повертає число переданих байтів. У випадку помилки повертається значення EOF.
При успішному форматованому введенні метод scanf() повертає число запам'ятованих полів. У випадку помилки введення повертається 0, якщо не здійснено жодного запам'ятовування за вказаними адресами. Якщо при виконанні scanf() відбувається подія "кінець файлу" або виконується спроба прочитати пустий рядок, то повертається значення EOF.
Базові типи даних для ПК на базі платформи Intel
Тип
Розмір, байт
Значення
bool
1
true або false
unsined short int
2
від 0 до 65535
short int
2
від -32768 до 32767
unsigned long int
4
від 0 до 4294967295
long int
4
від -2147483648 до 2 147483647
int (16 розрядів)
2
від -32768 до 32767
int (32 розряди)
4
від -2147483648 до 2147483647
unsigned int (16 розрядів)
2
від 0 до 65535
unsigned int (32 розряди)
4
від 0 до 4294967295
char
1
від 0 до 256
float
4
від 1.2е-38 до 3.4е38
double
8
від 2.2е-308 до 1.8е308
void
2 або 4
Ім’я змінної (ідентифікатор) не повинно перевищувати 256 символів. Слід зазначити, що різні компілятори накладають свої обмеження на кількість символів ідентифікатора, що розпізнаються. В мові С особливо важливо враховувати регістр букв, оскільки Abc не одне і те ж, що abc.
Хоча початкова ініціалізація не є обов’язковою при оголошенні змінної, рекомендовано ініціалізовувати змінні початковим значенням. Якщо цього не робити, змінна попередньо може приймати непередбачувані значення.
Розглянемо більш детально основні типи даних.
Змінна типу bool займає всього 1 байт та використовується в логічних операціях, оскільки може приймати значення 0 (false, хибність) або відмінне від нуля (true, істина).
Цілочисельні змінні (типи int, long, short) зберігають виключно цілі значення і відрізняються лише розміром допустимого значення. Цілочисельні змінні бувають знаковими та беззнаковими.
Знакові можуть представляти як додатні, так і від’ємні числа. Для цього в їхньому представленні найстарший біт відводиться під знак. На відміну від них, беззнакові змінні приймають лише додатні значення. Для того, щоб вказати на беззнаковість змінної використовується ключове слово unsigned. По замовчуванню цілочисельні змінні вважаються знаковими.
Символьний тип найчастіше використовується для побудови більш складних конструкцій, таких як рядки, масиви символів та інше.
Робота з одновимірними масивами
Для обробки елементів масивів використовуються, як правило, цикли з визначеною кількістю повторень, які організуються з допомогою блока “модифікація”. В цьому блоці є два входи та два виходи. Початок циклу завжди реалізується по входу 1. При цьому змінна циклу "і" набуває початкового значення циклу nп. Далі відбувається порівняння змінної циклу "і" по відношенню до параметру кінця циклу nк: . Якщо така нерівність істинна, відбувається перехід по каналу 2, будуть виконуватися блоки тіла циклу, до "і" буде добавлений крок переадресації кр і відбудеться повернення в блок по каналу 3 для подальшої перевірки . Коли ж нерівність стає хибною (і стане більшим ) здійснюється закінчення циклу з виходом по каналу 4.
Підготовчі операції
Тип задачі
Підготовчі операції
Дії
1
Знаходження суми визначених елементів
S=0
2
Знаходження добутку визначених елементів
D=1
3
Підрахунок кількості визначених елементів
K=0
4
Знаходження визначеного елемента
t=a1
5
Знаходження рівня визначеного елемента
t=a1; r=1
Робота з багатовимірними масивами в мові С
В мові С/С++ можливо працювати зі складеними структурами даних – масивами. Розрізняють одновимірні та багатовимірні масиви. Частковим випадком багатовимірних масивів є двовимірні масиви.
Обмежень на розмірність масивів, тобто на число індексів, в мові С теоретично немає. Стандарт мови С вимагає, щоб транслятор міг обробляти визначення масивів з розмірністю до 31. Проте частіше всього використовуються одновимірні і двовимірні масиви.
Суттєво, що всі елементи матриць або дійсні, або цілі і т.д. Така "однорідність" елементів властива масиву, визначення якого описує тип елементів, ім'я масиву і його розмірність, тобто число індексів, необхідне для визначення конкретного елемента. Крім того, у визначенні вказується кількість значень, яка приймаються кожним індексом. Наприклад,
int а[10]; - визначає масив з 10 елементів а[0], а[1] ..., а[9];
float Z[13][[6]; - визначає двовимірний масив, перший індекс якого приймає 13 значень від 0 до 12, другий індекс приймає 6 значень від 0 до 5. Таким чином, елементи двовимірного масиву Z можна перерахувати так:
Z[0][0], Z[0][l], Z[0][2],...,Z[12][5]
Двовимірний масив – це масив, що складається з окремих одновимірних масивів у вигляді рядків, розмірність яких рівна кількості стовпців матриці. Для цього при визначенні двовимірного масиву у квадратних дужках вказується дві розмірності.
Оператор опису двовимірного масиву має вигляд:
<тип> <ім’я> [<розмір1>][<розмір2>];
Наприклад:
int a[3][5]; // Цілочисельна матриця з 3 рядків і 5 стовпців
Масив зберігається у неперервній області пам’яті по рядках, які зберігаються послідовно один за одним, а не у вигляді звичайної двовимірної матриці:
a00 a01 a02 a03 a04 a10 a11 a12 a13 a14 a20 a21 a22 a23 a24
| -0-ий рядок- - |-- 1-ий рядок - |- - 2-ий рядок- - |
Для доступу до окремого елемента двовимірного масиву використовується конструкція, яка має вигляд a[i][j], де i – номер рядка, j – номер стовпчика. Кожен індекс може змінюватися від 0 до значення, яке на одиницю менше за значення відповідної розмірності.
Як і для одновимірного масиву, при описі двовимірного масиву можна задавати початкові значення його елементів. Їх записують у фігурних дужках. Елементи масиву ініціалізуються в порядку їх розміщення у пам’яті.
Наприклад: оператор
int с[3][4] = {1,2,34,2,3,4,1,3,4,1,2};
визначає матрицю з наступними значеннями елементів:
1 2 3 4
2 3 4 1
3 4 1 2
Можна задавати початкові значення не для всіх елементів масиву. Для цього список значень для кожного рядка береться додатково у фігурні дужки. Наприклад:
int d[3][4] = {{0,1,2},{9,-2},{-7,1,6,8}};
В даному випадку розмірність, що позначає кількість рядків, можна не вказувати.
Функції в мові С
Функція - об'єкт мови програмування, що описує окремі фрагменти алгоритму і має власне ім'я. Використання функцій розбиває завдання на підзадачі, такий підхід носить назву структурного програмування.
Перш за все, функцію необхідно оголосити. Оголошення функції, аналогічно оголошенню змінної, визначає ім'я функції та її тип - типи і кількість її аргументів і тип значення, що повертається.
Структура стандартного визначення функції:
тип результату
ім’я_функції (список_формальних_параметрів з вказівкою їх типів)
{
визначення _об'ектів;
виконувані _оператори;
}
// функція sum від трьох цілих аргументів
// повертає ціле число
sum(int a, int b, int c)
{
int result;
result = a + b + c;
return result; }
Стандарт мови С передбачає також опис функції за допомогою прототипу. Прототип в загальному вигляді виглядає так:
тип_результата ім’я_функції (список типів параметрів);
Список параметрів може бути як з іменами параметрів, так і без них. Прототип закінчується «;».
Прототип використовується тільки в тому випадку, якщо визначення функції знаходиться в іншому файлі або нижче за точку виклику функції. При описі функції бажано використовувати прототип.
Принципово важливим оператором тіла функції є оператор повернення з функції в точку її виклику:
return вираз; або
return;
Вираз в операторі повернення задає значення, що повертається функцією. Для функції типу void, що не повертає ніякого значення, вираз в операторі return відсутній.
Приклад роботи з функцією:
#include "stdio.
19.05.2015 01:05-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора