ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1
ВИВЧЕННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ СЕРЕДОВИЩА MICROSOFT VISUAL C++ СТВОРЕННЯ, ТРАНСЛЯЦІЯ ТА НАЛАГОДЖЕННЯ ПРОГРАМ
ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
Дисципліна «Алгоритмізація та програмування» є дисципліною циклу професійної та практичної підготовки студентів. В плані підготовки студентів дисципліна є базовою. Роль і значення дисципліни полягає в наступному: уміння програмувати є необхідним навиком для всіх студентів, які вивчають інформатику; навички, що їх отримують студенти, повинні забезпечити розширення наукового кругозору майбутнього фахівця, дати можливість успішно оволодіти суміжними спеціальностями і ефективно застосовувати сучасні інформаційні технології, тому опанування програмуванням на початку курсу навчання гарантує, що студенти матимуть потрібні знання під час переходу до основних і поглиблених дисциплін, споріднених з програмуванням. Ця дисципліна дає навики та тренінг, необхідний для студентів у їх майбутній роботі.
Лабораторні роботи розраховані на самостійну і активну діяльність кожного студента, добрі знання з основ алгоритмізації та програмування, дискретної та вищої математики.
Під час підготовки до виконання чергової лабораторної роботи студенти зобов’язані вивчити відповідні матеріали літератури, що рекомендується, зазначення щодо їх виконання та відповідний лекційний матеріал.
Для виконання лабораторних робіт використовуються ПЕОМ, оснащених стандартним набором приладів введення-виведення. До складу програмного забезпечення входять засоби операційної системи, стандартні загальносистемні програмні засоби та інструментальні засоби створення програм.
Завдання для виконання кожної з лабораторних робіт надає керівник. Студентам може бути запропонована індивідуальна постановка задачі. У зв’язку із обмеженою кількістю робочих місць студентська група за рішенням викладача може бути поділена на декілька підгруп.
Перед початком лабораторної роботи викладач проводить інструктаж з техніки безпеки з розписом студентів у журналі (Дод. А).
Викладач перед початком лабораторної роботи виконує перевірку підготовленості студентів до її виконання, результати самостійної роботи та знання з відповідної теми теоретичного матеріалу. При незадовільній підготовленості студент може бути відсторонений від виконання лабораторної роботи.
За наслідками виконання лабораторної роботи кожним студентом оформлюється звіт.
Зміст звіту, зазначення щодо обробки результатів виконання лабораторної роботи та їхнього оформлення наведено при описі кожної лабораторної роботи (Див. додатки Б, В, Г).
До здачі звіту допускаються студенти, які виконали відповідні роботи і отримали позитивні оцінки за наслідками їх виконання. За рішенням викладача, найбільш успішним студентам залік з відповідною оцінкою може виставлятися за результатами допуску, виконання лабораторної роботи та оформлення звіту.
Основний зміст лабораторних робіт полягає у виконанні відповідних завдань:
1. Вивчення теоретичного матеріалу щодо основ алгоритмізації та програмування з використанням мови С++.
2. Використання можливостей відповідного середовища C++ (IDE) щодо створення, трансляції та налагодження програм.
3. Ознайомлення із індивідуальним завданням на виконання відповідної лабораторної роботи.
4. Розробка алгоритму вирішення задачі щодо індивідуального завдання.
5. Розробка тексту програми у відповідності із розробленим алгоритмом.
6. Розробка тестових прикладів по налагодженню програми.
7. Використання середовища C++ для створення програми та її налагодження.
Порядок виконання лабораторної роботи складається з таких етапів:
1. Подати керівнику занять підготовлену під час самостійної роботи програму виконання лабораторної роботи, до складу якої входить:
- оформлені розділи звіту у складі: титульного аркушу, мети роботи, постановки задачі у відповідності із індивідуальним завданням, алгоритму та тексту програми, тестових прикладів для перевірки працездатності програми;
- підготовлені програмні документи у складі специфікації та тексту програми.
2. Введення тексту програми з використанням середовища C++.
3. Виконання операцій з трансляції та налагодження програми.
4. Аналіз отриманих результатів, дооформлення звіту та програмних документів.
5. Захист звіту перед викладачем.
Звіт з лабораторної роботи повинен складатися з (Додаток В):
- титульного аркуша із зазначенням назви роботи, групи та прізвища студента, який виконував роботу (Додаток Б);
- мети роботи;
- постановки задачі у відповідності із індивідуальним завданням;
- розділу "Самостійна робота по підготовці до лабораторної роботи" у складі опису методу вирішення задачі, алгоритму вирішення задачі та його опису, тексту програми та контрольних прикладів для перевірки працездатності програми;
- розділу "Виконання експериментів по налагодженню програми" у складі результатів трансляції та налагодження програми у відповідності із підготовленими контрольними прикладами;
- висновків за результатами виконання лабораторної роботи;
- додатку у складі визначених викладачем програмних документів.
Звіт оформлюється з використанням пропозицій додатку Г.
Студенти, які не здали виконану лабораторну роботу без поважних причин, до виконання наступних робіт не допускаються.
Мета роботи
Вивчення можливостей середовища Microsoft Visual C++. Створення, трансляція та налагодження програм. Отримання практичних навичок алгоритмізації задач та створення програм з використанням мови С++.
1.2 Організація самостійної роботи студентів
Під час підготовки до виконання лабораторної роботи необхідно вивчити індивідуальне завдання (п. 1.3), виконати розробку алгоритму вирішення задачі та підготовити текст програми щодо реалізації розробленого алгоритму, підготовити відповідні розділи звіту та вивчити відповідний теоретичний матеріал, який викладено у лекціях: „Основи мови С++, структура програми, типи змінних”, „Операції мови С++: арифметичні, збільшення, зменшення, логічні”, „Керуючі конструкції мови С++” та у наступних підручниках і навчальних посібниках
При вивченні теоретичного матеріалу необхідно усвідомити, що будь-яка програма (проект) на Сі складається з файлів. Файли транслюються Сі-компілятором незалежно одне від одного, а потім поєднуються програмою -побудовником задач. За наслідками цього створюється файл із програмою, готовою до виконання. Файли, що містять тексти Сі-програми, називаються вихідними.
У мові Сі вихідні файли бувають двох типів:
· заголовні, або h-файли;
· файли реалізації, або Сі-файли.
Назви заголовних файлів мають розширення ".h". Назви файлів реалізації мають розширення ".c" для мови Сі й ".cpp", ".cxx" або ".cc" для мови C++. Заголовні файли містять тільки описи. Файли реалізації, або Cі-файли, містять тексти функцій і визначення глобальних змінних. Говорячи спрощено, Сі-файли містять самі програми, а h-файли - лише інформацію про програми.
Подання вихідних текстів у вигляді заголовних файлів і файлів реалізації необхідно для створення великих проектів, що мають модульну структуру. Заголовні файли використовуються для передачі інформації між модулями. Файли реалізації – це окремі модулі, які розробляються та транслюються незалежно одне від одного та поєднуються при створенні виконуваної програми. Файли реалізації підключають заголовні файли за допомогою директиви препроцесора #include. Самі заголовні файли також можуть використовувати інші заголовні файли.
Функція є основною структурною одиницею мови Сі. В інших мовах функції називають підпрограмами. Функція – це фрагмент програми, що може викликатися з інших програм. Функція звичайно алгоритм, що описується та реалізується окремо від інших алгоритмів. При виклику функції передаються аргументи, які можуть бути використані в тілі функції. За результатами роботи функція повертає значення деякого типу.
Розглянемо приклад програми, яка виводить на екран фразу "Hello, World".
#include <stdio.h> int main() { printf("Hello, World\n"); return 0; }
Перший рядок підключає заголовний файл із описом стандартних функцій введення даних Сі-бібліотеки. У файлі описаний прототип функції printf (друк за форматом). Виконання програми починається з функції main, яка повертає після закінченні роботи ціле число (рядок return 0;), що трактується операційною системою, як код завершення завдання. Число нуль означає успішне виконання задачі, але програміст може самостійно визначати коди завершення.
При розгляді типів змінних у C++ варто розрізняти поняття базового типу та конструкції, що дозволяє будувати нові типи на основі вже побудованих. Базових типів зовсім небагато – це цілі та дійсні числа, які розрізняються за діапазонами можливих значень (або по довжині в байтах) та логічний тип даних. До конструкцій відноситься масив, покажчик та структура, а також клас.
Цілочисельні типи розрізняються по довжині в байтах і по наявності знака. Їх чотири – char, short, int і long. Крім того, до опису можна додавати модифікатори unsigned або signed для беззнакових (ненегативних) або знакових цілих чисел.
Дійсних типів даних два: довгі дійсні числа double (тобто "подвійна точність") та коротке дійсне число float (тобто "плаваюче"). Дійсне число типу double займає 8 байтів, типу float – 4 байти. Тип double є основним для комп'ютера.
У мові C++ уведено логічний тип bool. Змінні типу bool приймають два значення: false та true. Слова false та true є ключовими словами мови C++.
При вивченні типів даних необхідно звернути увагу на те, як вони представлені у машинному форматі та особливості їх опису у програмах.
Для створення нових типів у Сі використовуються конструкції масиву, покажчика та структури.
Опис масиву складається з назви базового типу, назви масиву та його розміру, що вказується у квадратних дужках. Розмір масиву обов'язково повинен бути цілочисельною константою або константним виразом. Наприклад:
int a[10];char c[256];double d[1000];
У першому рядку описаний масив цілих чисел з 10 елементів. Необхідно пам’ятати, що нумерація в Сі завжди починається з нуля, тому індекси елементів масиву змінюються в межах від 0 до 9. У другому рядку описаний масив символів з 256 елементів (індекси в межах 0...255), у третьому – масив дійсних чисел з 1000 елементів (індекси в межах 0...999). Для доступу до елемента масиву вказується ім'я масиву та індекс елемента у квадратних дужках, наприклад: a[10], c[255], d[123].
Покажчики – це змінні, які зберігають адреси об'єктів. При описі покажчика треба задати тип об'єктів, адреси яких будуть знаходитися в ньому. Перед ім'ям покажчика при описі ставиться зірочка, щоб відрізнити його від звичайної змінної. Приклади описів покажчиків:
У першому рядку описані покажчики a і b на тип int та прості змінні c та d типу int (c і d – не є покажчиками!). З покажчиками можливі наступні дві дії:
1. Присвоїти покажчику адресу деякої змінної. Для цього використовується операція узяття адреси, що позначається амперсендом &. Наприклад, рядок a = &c; дозволяє покажчику a присвоїти значення адреси змінної c;
2. Одержати об'єкт, адреса якого записана у покажчику; для цього використовується операція зірочка «*», що записується перед покажчиком. Наприклад, рядок d = *a; присвоює змінній d значення цілочисельної змінної, адреса якої записана в a.
Конструкції масиву та покажчика при описі типу можна застосовувати багаторазово в довільному порядку. Крім того, можна описувати прототип функції. У такий спосіб можна будувати складні описи начебто "масив покажчиків", "покажчик на покажчик", "покажчик на масив", "функція, що повертає значення типу покажчик", "покажчик на функцію" та інше. Правила тут такі:
· для угруповання можна використовувати круглі дужки, наприклад, опис int *(x[10]); означає "масив з 10 елементів типу покажчик на int ";
· при відсутності дужок пріоритети конструкцій опису розподілені в такий спосіб:
o операція * визначення покажчика має найнижчий пріоритет. Наприклад, опис int *x[10]; означає "масив з 10 елементів типу покажчик на int ". Тут до ім'я змінної x спочатку застосовується операція визначення масиву [] (квадратні дужки), оскільки вона має більше високий пріоритет, чим зірочка. Потім до отриманого масиву застосовується операція визначення покажчика. У результаті виходить "масив покажчиків", а не покажчик на масив! Якщо нам потрібно визначити покажчик на масив, то варто використовувати круглі дужки при описі: int (*x)[10]; Тут до ім'я x спочатку застосовується операція * визначення покажчика;
o операції визначення масиву [] (квадратні дужки після ім'я) та визначення функції (круглі дужки після ім'я) мають однаковий пріоритет, більше високий, ніж зірочка. Приклади:
- int f(); Описано прототип функції f без аргументів, що повертає значення типу int;
- int (*f())[10]; Описано прототип функції f без аргументів, що повертає значення типу покажчик на масив з 10 елементів типу int;
· останній приклад не є очевидним. Загальний алгоритм розбору складного опису можна охарактеризувати як читання зсередини. Спочатку знаходимо описуване ім'я. Потім визначаємо, яка операція застосовується до ім'я першої. Якщо немає круглих дужок для угруповання, то це або визначення покажчика (зірочка ліворуч від імені), або визначення масиву (квадратні дужки праворуч від імені), або визначення функції (круглі дужки праворуч від імені). Так виконується перший крок аналізу складного опису. Потім знаходимо наступну операцію опису, що застосовується до вже виділеної частини складного опису, та повторюємо це доти, поки не вичерпаємо весь опис. Розглянемо цей алгоритм на наступному прикладі:
void (*a[100])(int x);Описується змінна a. До неї спочатку застосовується операція опису масиву з 100 елементів, далі – визначення покажчика, далі – функція від одного цілочисельного аргументу x типу int, нарешті – визначення типу, що повертається, void. Опис читається в такий спосіб:
1. a - це
2. Масив з 100 елементів типу
3. Покажчик на
4. Функцію з одним аргументом x типу int, що повертає значення типу
5. void.
Нижче розставлені номери операцій у порядку їхнього застосування в описі змінної a:
void (* a [100])(int x);5) 3) 1) 2) 4)
Спеціального типу даних рядок у Сі немає. Рядки представляються масивами символів (а символи – їхніми числовими кодами). Останнім символом масиву, що представляє рядок, повинен бути символ з нульовим кодом. Приклад:
char str[10];str[0] = 'e'; str[1] = '2';str[2] = 'e'; str[3] = '4';str[4] = 0;
Описано масив str з 10 символів, що може представляти рядок довжиною не більше 9, оскільки один елемент повинен бути зарезервований для завершального нуля. Далі в масив str записується рядок " e2e4 ". Рядок завершується нульовим символом. Усього запис рядка використовує 5 перших елементів масиву str з індексами 0...4. Останні 5 елементів масиву не використовуються. Масив можна ініціалізувати безпосередньо при описі, наприклад:
char t[] = "abc";
Тут не вказується у квадратних дужках розмір масиву t, компілятор його обчислює сам. Після операції присвоювання записана строкова константа " abc ", що заноситься в масив t. У результаті компілятор створює масив t із чотирьох елементів, оскільки на рядок приділяється 4 байти, включаючи завершальний нуль. Строкові константи записуються у подвійних апострофах, на відміну від символьних, які записуються в одинарні.
Вирази у Сі складаються зі змінних або констант, до яких застосовуються різні операції. Для вказівки порядку операцій можна використовувати круглі дужки.
Відзначимо, що, крім звичайних операцій, таких, як додавання або множення, у Сі існує ряд операцій, трохи незвичних для початківців. Наприклад, кома та знак рівняння (оператор присвоювання) є операціями в Сі; крім операції додавання +, є ще операція збільшити на += та операція збільшення на одиницю ++. Найчастіше вони дозволяють писати естетично гарні, але не дуже зрозумілі для починаючих програми.
Втім, ці незвичні операції можна не використовувати, заміняючи їх традиційними.
До чотирьох звичайних арифметичних операцій додавання +, відрахування –, множення * та ділення / у Сі додана операція знаходження остачі від ділення першого цілого числа на друге, котра позначається символом відсотка %. Пріоритет в операції обчислення остачі % такий же, як і в ділення або множення. Відзначимо, що операція % перестановочна з операцією зміни знака (унарним мінусом), наприклад, за наслідками виконання двох рядків
Операція порівняння порівнює два вирази. За наслідками виробляється логічне значення – true або false залежно від значень виразів. Приклади:
bool res;int x, y;res = (x == y); // true, якщо x дорівнює y, інакше falseres = (x == x); // завжди trueres = (2 < 1); // завжди false
Операції порівняння в Сі позначаються в такий спосіб:
== дорівнює,!= не дорівнює,> більше, >= більше або дорівнює,< менше, <= менше або дорівнює.Крім звичайних логічних операцій, у Сі є побітові логічні операції, які виконуються незалежно для кожного окремого біта операндів. Побітові операції мають наступні позначення:
& побітове логічне додавання ("і")| побітове логічне множення ("або")~ побітове логічне заперечення ("не")^ побітове додавання по модулі 2 (виключне "або")
(Необхідно пам'ятати, що логічні операції множення та додавання записуються за допомогою подвійних знаків && або ||, а побітові – за допомогою одинарних.)
В основному побітові операції застосовуються для маніпуляцій з бітовими масками. Наприклад, нехай ціле число x описує набір ознак деякого об'єкта, що складає із чотирьох ознак. Назвемо їх умовно A, B, C, D. Нехай за ознаку A відповідає нульовий біт слова x (біти у двійковому поданні числа нумеруються з праворуч на ліворуч, починаючи з нуля). Якщо біт дорівнює одиниці (програмісти говорять біт установлений), то вважається, що об'єкт має ознаку A. За ознаки B, C, D відповідають біти з номерами 1, 2, 3. Загальноприйнята практика полягає в тому, щоб визначити константи, відповідальні за відповідні ознаки (їх звичайно називають масками):
const int MASK_A = 1;const int MASK_B = 2;const int MASK_C = 4;const int MASK_D = 8;
Ці константи містять одиницю у відповідному біті та нулі в інших бітах. Для того щоб перевірити, чи встановлений у слові x біт, що відповідає, приміром, ознаці D, використовується операція побітового логічного множення. Число x множиться на константу MASK_D; якщо результат відмінний від нуля, то біт встановлений, тобто об'єкт має ознаку D, якщо ні, то не встановлений. Така перевірка реалізується наступним фрагментом:
if ((x & MASK_D)!= 0) { // Біт D установлений у слові x, тобто // об'єкт має ознаку D...} else { // Об'єкт не має ознаку D...}При побітовому логічному множенні константа MASK_D обнулює всі біти слова x, крім біта D, тобто якби вирізує біт D з x. У двійковому поданні це виглядає так:
x: 0101110110...10*101MASK_D: 0000000000...001000x & MASK_D: 0000000000...00*000
Зірочкою тут позначене довільне значення біта D слова x.
Для встановлення біта D у слові x використовується операція побітового логічного додавання:
x = (x | MASK_D); // Установити біт D у слові x
Частіше це записується з використанням операції типу "збільшити на":
x |= MASK_D; // Установити біт D у слові x
У двійковому представленні це виглядає так:
x: 0101110110...10*101MASK_D: 0000000000...001000x | MASK_D: 0101110110...101101
Операція побітового заперечення "~" інвертує біти слова:
x: 0101110110...101101~x: 1010001001...010010
Для очищення (тобто установки в нуль) біта D використовується комбінація операцій побітового заперечення та побітового логічного множення:
x = (x & ~MASK_D); // Очистити біт D у слові x
або, застосовуючи операцію "&=" типу "помножити на":
x &= ~MASK_D; // Очистити біт D у слові x
Тут спочатку інвертується маска, що відповідає біту D,
MASK_D: 0000000000...001000~MASK_D: 1111111111...110111
у результаті виходять одиниці у всіх бітах, крім біта D. Потім слово x побітно помножується на інвертовану маску:
x: 0101110110...10*101~MASK_D: 1111111111...110111x & ~MASK_D: 0101110110...100101
У результаті в слові x біт D обнулюється, а інші біти залишаються незмінними.
Операції зміщення застосовуються до цілочисельних змінних: двійковий код числа зміщується вправо або вліво на зазначену кількість позицій. Зміщення вправо позначається двома символами "більше" >>, зміщення вліво – двома символами "менше" <<. Приклади:
int x, y;...x = (y >> 3); // Зрушення на 3 позиції вправоy = (y << 2); // Зрушення на 2 позиції вліво
При зміщенні вліво на k позицій молодші k розрядів результату встановлюються в нуль. Зміщення вліво на k позицій еквівалентно множенню на число 2k. Зміщення вправо більше складне, воно по-різному визначається для беззнакових та знакових чисел. При зміщенні вправо беззнакового числа на k позицій k старших розрядів, що звільнилися, установлюються в нуль. Наприклад, у двійковому записі маємо:
unsigned x; x = 110111000...10110011x >> 3 = 000110111000...10110
Зміщення вправо на k позицій відповідає цілочисельному діленню на число 2k. При зміщенні вправо чисел зі знаком відбувається так зване "розширення знакового розряду". А саме, якщо число позитивне, тобто старший, або знаковий, розряд числа дорівнює нулю, то відбувається звичайне зміщення, як і у випадку беззнакових чисел. Якщо ж число негативне, тобто його старший розряд дорівнює одиниці, то ті розряди, що звільнилися в результаті зміщення k старших розрядів, установлюються в одиницю. Число, таким чином, залишається негативним. При k = 1 це відповідає діленню на 2 тільки для негативних чисел, не рівних -1. Для числа -1, всі біти двійкового коду якого дорівнюють одиниці, зміщення вправо не приводить до його зміни. Приклад (використовується двійковий запис):
int x;x = 110111000...10110011x >> 3 = 111110111000...10110
У програмах краще не покладатися на цю особливість зміщення вправо для знакових чисел і використовувати конструкції, які свідомо однаково працюють для знакових та беззнакових чисел. Наприклад, у наступному фрагменті коду із цілого числа виділяються його складові байти та записуються до цілочисельних змінних x0, x1, x2, x3, молодший байт в x0, старший в x3. При цьому байти трактуються як позитивні числа. Фрагмент виконується однаково для знакових та беззнакових чисел:
int x;int x0, x1, x2, x3;...x0 = (x & 255);x1 = ((x >> 8) & 255);x2 = ((x >> 16) & 255);x3 = ((x >> 24) & 255);
Тут число 255 відіграє роль маски. При побітовому множенні на цю маску із цілого числа вирізьблюється його молодший байт, оскільки маска 255 містить одиниці в молодших вісьмох розрядах. Щоб одержати байт числа x з номером n, n = 0,1,2,3, необхідно спочатку змістити двійковий код x вправо на 8n розрядів, таким чином, байт із номером n стає молодшим. Потім за допомогою побітового множення вирізьблюється молодший байт.
Керуючі конструкції дозволяють організовувати цикли та розгалуження в програмах. У Си всього кілька конструкцій, причому половину з них можна не використовувати (вони реалізуються через інші).
Оператор if (" якщо ") дозволяє організувати розгалуження в програмі. Він має дві форми: оператор " якщо " і оператор " якщо...інакше ". Оператор "якщо" має вигляд:
if (умова) дія;оператор " якщо...інакше " має вигляд
if (умова) дія1;else дія2;
Як умову можна використовувати будь-який вираз логічного або цілого типу. Нагадаємо, що при використанні цілочисельного виразу значенню " істина " відповідає будь-яке ненульове значення. При виконанні оператора " якщо " спочатку обчислюється умовний вираз після if. Якщо воно дійсне, то виконується дія, якщо воно не дійсне, то нічого не відбувається. Наприклад, у наступному фрагменті в змінну m записується максимальне зі значень змінних x та y:
double x, y, m;...m = x;if (y > x) m = y;
При виконанні оператора " якщо...інакше " у випадку, коли умова істинна, виконується дія, що записана після if; у противному випадку виконується дія після else. Наприклад, попередній фрагмент запишеться в такий спосіб:
double x, y, m;...if (x > y) m = x;else m = y;
Коли треба виконати кілька дій залежно від істинності умови, необхідно використовувати фігурні дужки, поєднуючи декілька операторів у блок, наприклад:
double x, y, d;...if (d > 1.0) { x /= d; y /= d;}
Тут змінні x та y діляться на d тільки в тому випадку, коли значення d більше одиниці.
Кілька умовних операторів типу " якщо...інакше " можна записувати послідовно (тобто дія після else можна знову записати умовний оператор). У результаті реалізується вибір з декількох можливостей. Конструкція вибору використовується в програмуванні дуже часто. Приклад: є дійсна змінна x, необхідно записати у дійсну змінну y значення функції sign(x):
sign(x) = -1, при x < 0sign(x) = 1, при x > 0sign(x) = 0, при x = 0
Це робиться з використанням конструкції вибору:
double x, s;...if (x < 0.0) { s = (-1.0);}else if (x > 0.0) { s = 1.0;}else { s = 0.0;}
При виконанні цього фрагмента спершу перевіряється умова x < 0.0. Якщо вона дійсна, то виконується оператор s = (-1.0); інакше перевіряється друга умова x < 0.0. У випадку його істинності виконується оператор s = 1.0, інакше виконується оператор s = 0.0. Фігурні дужки тут додані для поліпшення структурності тексту програми.
У кожному разі, у результаті виконання конструкції вибору виконується лише один з операторів (можливо, складових). Умови перевіряються послідовно зверху донизу. Як тільки є дійсна умова, то виконується відповідна дія і вибір закінчується.
Конструкція циклу " доки " відповідає циклу while:
while (умова) дія;
Цикл while називають циклом із передумовою, оскільки умова перевіряється перед виконанням тіла циклу. Цикл while виконується в такий спосіб: спочатку перевіряється умова. Якщо вона дійсна, то виконується дія. Потім знову перевіряється умова; якщо вона дійсна, то знову повторюється дія, і так нескінченно. Цикл завершується, коли умова стає помилковою. Приклад:
int n, p;...p = 1;while (2*p <= n) p *= 2;
У результаті виконання цього фрагмента в змінної p буде обчислений максимальний ступінь двійки, який не переважає цілого позитивного числа n.
Якщо необхідно перервати виконання циклу, то необхідно використовувати оператор
break;
Оператор застосовується усередині тіла циклу у фігурних дужках. Приклад: потрібно знайти корінь цілочисельної функції f(x), дійсної для цілочисельних аргументів.
int f(int x); // Опис прототипу функції...int x;...// Шукаємо корінь функції f(x) x = 0;while (true) { if (f(x) == 0) { break; // Знайшли корінь } // Переходимо до наступного цілого значення x // у порядку 0, -1, 1, -2, 2, -3, 3,... if (x >= 0) { x = (-x - 1); } else { x = (-x); }}// Твердження: f(x) == 0
Тут використовується нескінченний цикл " while (true) ". Вихід із циклу здійснюється за допомогою оператора " break ".
Іноді потрібно пропустити виконання тіла циклу при яких-небудь значеннях змінних у циклі, переходячи до наступного набору значень і чергової ітерації. Для цього використовується оператор:
continue;
Оператор continue, так само, як і break, використовується лише в тому випадку, коли тіло циклу складається більш ніж з одного оператора та вставлено у фігурні дужки. Його варто розуміти як перехід на фігурну дужку, що закриває тіло циклу. Приклад: нехай заданий n+1 крапка на дійсній прямій 
, i = 0, 1,..., n; крапки будуть називатися вузлами інтерполяції. Елементарний інтерполяційний багаточлен Лагранжа 
– це багаточлен ступеня n, що приймає нульові значення у всіх вузлах , крім 
. В k -ом вузлі багаточлен приймає значення 1. Багаточлен обчислюється по наступній формулі:
Нехай потрібно обчислити значення елементарного інтерполяційного багаточлена при значенні x = t. Це робиться за допомогою наступного фрагмента програми:
double x[100]; // Вузли інтерполяції (не більше 100)int n; // Кількість вузлів інтерполяціїint k; // Номер вузлаdouble t; // Крапка, у якій обчислюється значенняdouble L; // Значення багаточлена L_k(x) у t int i;...L = 1.0; // Початкове значення добуткуi = 0;while (i <= n) { if (i == k) { ++i; // До наступного вузла continue; // Пропустити k -й множник } // Обчислення добутку L *= (t - x[i]) / (x[k] - x[i]); ++i; // До наступного вузла}// Відповідь у змінної L
Тут оператор continue використовується для того, щоб пропустити обчислення при i = k.
Циклу for має вигляд:
for (ініціалізація; умова продовження; ітератор) тіло циклу;Ініціалізація виконується один раз перед першою перевіркою умови продовження та першим виконанням тіла циклу. Умова продовження перевіряється перед кожним виконанням тіла циклу. Якщо умова істинна, то виконується тіло циклу, інакше цикл завершується. Ітератор виконується після кожного виконання тіла циклу (перед наступною перевіркою умови продовження).
Оскільки умова продовження перевіряється перед виконанням тіла циклу, цикл for є, подібно циклу while, циклом із передумовою. Якщо умова продовження ніколи не виконується, то тіло циклу не виконується жодного разу, що добре як з погляду надійності програми, так і з погляду простоти та естетики (оскільки не потрібно окремо розглядати виняткові випадки).
Розглянемо приклад підсумовування масиву з використанням циклу for:
double a[100]; // Масив a містить не більше 100 эл-тівint n; // Реальна довжина масиву a (n <= 100)double sum; // Змінна для суми эл-тів масивуint i; // Змінна циклу...sum = 0.0;for (i = 0; i < n; ++i) { sum += a[i]; // Збільшуємо суму на a[i]}
Тут цілочисельна змінна i використовується як змінна циклу. В операторі ініціалізації змінної i присвоюється значення 0. Умовою продовження циклу є умова i<n. Ітератор ++i збільшує змінну i на одиницю. Таким чином, змінна i послідовно приймає значення 0, 1, 2,..., n-1. Для кожного значення i виконується тіло циклу.
При вивченні керуючих конструкцій необхідно ознайомитися із логічним представлення цих конструкцій у вигляді алгоритмів з використанням графічної мови, що описана у Єдиній системі програмної документації (ЄСПД).
1.3 Варіанти індивідуальних завдань
1. Виконати виведення на екран результатів обчислення функції:
Змінна 
приймає значення від 0 до 5 із кроком 0,5. Змінна 
приймає значення від [ – 2 до 4 ] із кроком 0,1.
2. Виконати виведення на екран результатів обчислення функції:
y = 
Змінна приймає значення від 0 до 5 із кроком 0,5. Змінна приймає значення від [– 3 до 11] із кроком 0,1.
3. Виконати виведення на екран результатів обчислення функції:
;
= 0,75 2 + сm;
Значення 
обирається із множини 0 
5 із кроком 1,1; значення 
обираються із множини 0 3 із кроком 0,2; m=3. Значення змінної (с) задає користувач з клавіатури.
4. Визначити значення функції:
r = 
Значення m обирається із множини – 5 5 із кроком 0,5; = 3; значення обирається із множини [– 3 3] із кроком 1; 
– із множини 0 50 із кроком 10. Значення змінних (x, l) задає користувач з клавіатури.
5. Визначити значення функції:
Значення обираються із множини 0 4 із кроком 0,1, а значення – із множини – 2 5 з кроком 0,2. Значення змінної (с) задає користувач з клавіатури.
6. Визначити значення функції:
;
Значення 
обираються із множини 0 3 із кроком 1, а значення – із множини – 0 4 із кроком 0,5. Значення змінних (a, m) задає користувач з клавіатури.
7. Задані відрізки 
. Для кожної з трійок цих відрізків, з яких можливо побудувати трикутник, визначити та вивести на екран площу цих трикутників.
8. Для трійки натуральних чисел визначити їх найбільший загальний дільник.
9. Задані координати вершин трикутника та координати точки у ньому. Визначити віддаль цієї точки до найближчої середини сторони трикутника. (При вирішенні задачі узято не менш 3-х варіантів координат вершин трикутника та точки у ньому).
10. По значенню обчислити значення:
.
Значення 
обираються із множини 0 3 із кроком 1,2, значення n обираються із множини 10 -56 із кроком 5,
11. Виконати виведення на екран результатів обчислення функції:
Змінна приймає значення від 0 до 5 із кроком 0,5. Змінна приймає значення від [ – 2 до 4 ] із кроком 0,1.
12. Виконати виведення на екран результатів обчислення функції:
y = 
Змінна приймає значення від 0 до 5 із кроком 0,5. Змінна приймає значення від [– 3 до 11] із кроком 0,1.
13. Виконати виведення на екран результатів обчислення функції:
;
Значення p обирається із множини 0 5 із кроком 0.9; значення x обираються із множини 0 3 із кроком 0,3; m=3. Значення змінної (с) задає користувач з клавіатури.
14. Визначити значення функції:
r = 
Значення m обирається із множини – 5 5 із кроком 0,5; = 3; значення обирається із множини [– 3 3] із кроком 1; а – із множини 0 50 із кроком 10. Значення змінних (x) задає користувач з клавіатури.
15. Визначити значення функції:
Значення обираються із множини 0 5 із кроком 0,1, а значення – із множини – -2 5 з кроком 0,2.
16. Визначити значення функції:
;
Значення обираються із множини 2 15 із кроком 1, а значення – із множини – 0 5 із кроком 0.5, mобираються із множини -2 2 із кроком 0.41. Значення змінних (с, a) задає користувач з клавіатури.
17. По значенню обчислити значення:
,
.
Значення x обираються із множини 0 5 із кроком 0.58, Значення n обираються із множини 1 -5 із кроком 0.5.
18. По значенню обчислити значення:
.
Значення обираються із множини 0 5 із кроком 0.2, значення n обираються із множини -5 10 із кроком 2.5.
19. Виконати виведення на екран результатів обчислення функції:
Змінна приймає значення від 0.1 до 5 із кроком 0,5. Змінна приймає значення від [ – 2, 4 ] із кроком 0,1.
20. Виконати виведення на екран результатів обчислення функції:
y = 
Змінна приймає значення від 0 до 8 із кроком 0,5. Змінна приймає значення від [– 3,11] із кроком 0,2.
21. Виконати виведення на екран результатів обчислення функції:
;
Значення p обирається із множини 0 15 із кроком 0.741; значення x обираються із множини 0 3 із кроком 0,3; m=3. Значення змінної (с) задає користувач з клавіатури.
22. Визначити значення функції:
r = 
Значення m обирається із множини – 5 5 із кроком 0,5; = 3; значення обирається із множини [– 3 3] із кроком 1; а – із множини 0 50 із кроком 10. Значення змінних (x) задає користувач з клавіатури.
23. Визначити значення функції:
Значення обираються із множини 0 5 із кроком 0,1, а значення – із множини – -2 5 з кроком 0,2.
24. Визначити значення функції:
;
Значення обираються із множини 2 15 із кроком 1, а значення – із множини – 0 5 із кроком 0.5, mобираються із множини -2 2 із кроком 0.41. Значення змінних (с, a) задає користувач з клавіатури.
25. По значенню обчислити значення:
,
.
Значення a обираються із множини 3 15 із кроком 0.58, Значення n обираються із множини 1 -5 із кроком 0.5.
26. По значенню обчислити значення:
,
.
Значення x обираються із множини 3 21 із кроком 0.62, Значення n обираються із множини 1 -5 із кроком 0.5.
27. По значенню обчислити значення:
,
.
Значення a обираються із множини 3 15 із кроком 0.74, Значення n обираються із множини 1 -5 із кроком 0.5.
Додаток А
ІНСТРУКЦІЯ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ ПРИ ВИКОНАННІ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ
1. Робочі місця лабораторії, де виконуються лабораторні роботи, студенти займають тільки за вказівкою керівника занять.
2. Вмикання та вимикання термінальних приладів лабораторного устаткування категорично забороняється без дозволу керівника занять.
3. Переключення режимів роботи термінальних приладів лабораторного устаткування категорично забороняється і може виконуватися тільки у присутності керівника занять.
4. Категорично забороняється знімати кожухи з приладів лабораторного устаткування, відключати або підключати його з’єднувачі, пересувати або переносити з місця на місце, відключати термінальні пристрої робити інші дії, що можуть призвести до доторкання з відкритими частинами лабораторного устаткування.
5. На кожному робочому місті можуть перебувати одночасно не більш двох – трьох чоловік, один з яких виконує дії, пов’язані із виконанням роботи, а інші – стежать за його роботою і, при необхідності, поправляють.
6. При відключенні, виході з ладу термінального обладнання лабораторного устаткування або виникненні інших непередбачених ситуацій необхідно негайно повідомити керівника занять. Самим при цьому не виконувати жодних дій.
Додаток Б
ФОРМА ТИТУЛЬНОГО АРКУШУ ЗВІТУ З ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
Міністерство освіти і науки України
Харківський національний університет радіоелектроніки
Кафедра системотехніки
Дисципліна: «Алгоритмізація та програмування»
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2
«ВИВЧЕННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ МОВИ С++ ПРИ РОБОТІ З ФУНКЦІЯМИ»
| Виконав: ст. гр.. КН-09-1 Федоров І. І. | Прийняв: з оцінкою «____________» «____»_______________20___р. |
Харків 20___
Додаток В
СКЛАД РОЗДІЛІВ ЗВІТУ З ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
Звіт з лабораторної роботи повинен складатися з таких розділів:
1. Мета роботи. Переписується з п’ятого розділу методичних вказівок до відповідної лабораторної роботи.
2. Постановка задачі. Оформлюється у відповідності із індивідуальним завданням до відповідної лабораторної роботи
3. Самостійна робота при підготовці до лабораторної роботи. До складу розділу повинні входити: опис вибраного або розробленого методи вирішення задачі, опис розробленого алгоритму вирішення задачі, текст розробленої програми, контрольні приклади для перевірки та налагодження програми.
4. Виконання експериментів по налагодженню програми. До складу розділу повинні входити: результати трансляції та налагодження програму відповідності із контрольними прикладами. Завершальною частиною цього розділу повинно бути результати виконання налагодженої програми.
5. Висновки. Повинні включати висновки по результатах виконання лабораторної роботи з аналізом вибраного методу вирішення задачі та розробленого алгоритму, процесу налагодження програми, особливостей реалізації програми з використанням мови С++ та інструментального засобу Microsoft Visual Studio (або іншої IDE, програмного середовища).
Додаток Г
ОСОБЛИВОСТІ РОЗРОБКИ ЗВІТУ
НАЗВАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1.1 Цель работы. Чаще всего повторяет цель, которая указывается в методических указаниях, но должна отражать не столько цель самой лабораторной работы, сколько цель работ, которые на ней проводятся
1.2 Постановка задачи. Должна описывать исходную информацию, необходимую для решения задачи или выполнения лабораторной работы. Если студенту было выдано индивидуальное задание, пример, задача, полный текст задания и вспомогательная информация должна указываться в этом разделе
1.3 Ход работы. Если выполнение лабораторной работы подразумевает наличие промежуточных вычислений, доказательств, решений, теоретических аспектов или иного рода информации, ее необходимо указывать в данном разделе. Основной текст отчета набирается шрифтом Times New Roman, размер 14, межстрочный интервал – полуторный, выравнивание по ширине. Для выделения отдельных слов допускается: п олужирное начертание символов, а также использование курсива и подчеркивания; изменение интервала между символами; использование верхнего или нижнего индексов. Цветовое оформление не допускается!
Абзац должен иметь следующий формат: отступ слева и справа – 0 см; первая строка – отступ на 1,25 см; интервалы перед и после абзаца – 0 см; интервал между строками – полуторный; выравнивание – по ширине.
Рисунки должны быть подписаны, выделяются отступами с верху и с низу от рисунка. Подпись размещается под рисунком, выравнивание по центру. Название должно отображать емкую информацию об изображении.
Рисунок 1 – Пример названия изображения
Рисунки могут быть вставлены в текст.
Формулы должны быть набраны при помощи встроенного редактора формул. Выделяются стоками сверху и снизу от формулы. Все формулы вставляются в таблицу с не очерченным контуром, состоящую из двух колонок: в первой находится формула без абзаца и выровненная по центру, во второй – номер формулы (если такой имеется) тоже без абзаца и с выравниванием по правому краю.
 .
| (1) |
Параметры в редакторе формул должны в точности соответствовать приведенным ниже.
Размеры:
Обычный 14 пт.
Крупный индекс 12 пт.
Мелкий индекс 10 пт.
Крупный символ 20 пт.
Мелкий символ 12 пт.
Стили (опция меню СТИЛЬ, Определить…)
Текст Times New Roman
Функция Times New Roman
Переменная Times New Roman
Стр. греческие Symbol
Пр. греческие Symbol
Символ Symbol
Матрица-вектор Times New Roman полужирный
Числа Times New Roman
Таблицы создаются только при помощи Microsoft Word. Каждая таблица имеет нумерацию и название. Название задается вверху таблицы с абзаца, выравнивание по ширине.
Таблица 1 – Пример задания таблица
| Название | % |
1.4 Результат выполнения лабораторной работы. В данный раздел включают промежуточные и окончательные результаты, которые были получены при выполнении лабораторной работы: ответ, тексты программы, отсортированный массив, Screenshot работы программного средства и прочее, с кратким описанием полученного результата.
Выводы. В выводах необходимо пошагово воспроизвести каждое действие, которое выполнялось в ходе лабораторной работы, ответив для каждого шага на следующие вопросы: что делалось? каким образом? что ожидалось? что получилось? почему? В конце, необходимо дать общий вывод по работе. В данном случае, следует говорить о приобретении навыков написания базовых программных приложений для решения элементарных математических задач.
Базовые функции
| Имя | Описание |
| abs | Возвращает абсолютную величину целого числа |
| acos | арккосинус |
| asin | арксинус |
| atan | арктангенс |
| atan2 | арктангенс с двумя параметрами |
| ceil | округление до ближайшего большего целого числа |
| cos | косинус |
| random | выводит случайное число от 0 до аргумента функции. |
| exp | вычисление экспоненты |
| fabs | абсолютная величина (числа с плавающей точкой) |
| floor | округление до ближайшего меньшего целого числа |
| fmod | вычисление остатка от деления нацело для чисел с плавающей точкой |
| frexp | разбивает число с плавающей точкой на мантиссу и показатель степени. |
| ldexp | умножение числа с плавающей точкой на целую степень двух |
| log | натуральный логарифм |
| log10 | логарифм по основанию 10 |
| modf(x,p) | извлекает целую и дробную части (с учетом знака) из числа с плавающей точкой |
| pow(x,y) | результат возведения x в степень y, xy |
| sin | синус |
| sinh | гиперболический синус |
| sqrt | квадратный корень |
| tan | тангенс |
| tanh | гиперболический тангенс |
Функции стандарта C++
| Имя | Описание | |||||
| acosh | гиперболический арккосинус | |||||
| asinh | гиперболический арксинус | |||||
| atanh | гиперболический арктангенс | |||||
| cbrt | кубический корень | |||||
| copysign(x, y) | возвращает величину, абсолютное значение которой равно x, но знак которой соответствует знаку y | |||||
| erf | функция ошибок | |||||
| erfc | дополнительная функция ошибок | |||||
| exp2(x) | значение числа 2, возведённого в степень x, 2 x | |||||
| expm1(x) | значение функции ex − 1 | |||||
| fdim(x, y) | вычисление положительной разницы между x и y, fmax(x − y, 0) | |||||
| fma(x, y, z) | значение функции (x * y) + z (см. FMA) | |||||
| fmax(x,y) | наибольшее значение среди x и y | |||||
| fmin(x,y) | наименьшее значение среди x и y | |||||
| hypot(x,y) | гипотенуза, sqrt(x ² + y ²) | |||||
| ilogb | экспонента числа с плавающей точкой, конвертированная в int | |||||
| lgamma | натуральный логарифм абсолютного знач
Дата добавления: 2016-11-24; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 573 | Нарушение авторских прав Поиск на сайте: Лучшие изречения:  | 2357 -  |
Ген: 0.019 с.