Краткие теоретические сведения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИя И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ»

(ФГБОУ ВПО «МГУДТ»)

 

Программирование алгоритмов линейной и разветвленной структуры

Методические указания

Учебно-методический комплекс

по направлениям подготовки 29.03.02(261100) Технологии и проектирование текстильных изделий, 27.03.01 (221700)

 Стандартизация и метрология

 

                                   Составители:  Минаева Н.В., ст.преп., 

Монахов В.И., проф., к. т. н.,

                                                                         Беспалов М.Е., доц., к. т. н.

 

 

Москва

МГУДТ 2015

 

УДК 004.9(072)

M 61

 

M 61 Программирование алгоритмов линейной и разветвленной структуры: методические указания. /Сост. Минаева Н.В., Монахов В.И.,

Беспалов М.Е. – М.: МГУДТ, 2015. – 32с.

 

 

Рецензенты:

- доц. Ветрова О.А. (ФГБОУ ВПО «МГУДТ»)

- доц. Кузьмина Т.М. (ФГБОУ ВПО «МГУДТ»)

 

 

Методические указания предназначены для бакалавров очной формы обучения направлений подготовки 29.03.02 Технологии и проектирование текстильных изделий и 27.03.01 Стандартизация и метрология, изучающих основы программирования средствами Visual Basic for Application (VBA) и будут использованы при изучении дисциплины «Информатика».

Методические указания содержат две лабораторные работы по основным вопросам дисциплины. В каждой работе изложены краткие теоретические сведения, цель работы и задания, приведены блок-схемы алгоритмов, тексты программ, дана методика и порядок проведения работы, приведены контрольные вопросы и примеры тестовых заданий.

 

 

УДК 004.9(072)

 

 

Подготовлено к печати на кафедре автоматизированных систем обработки информации и управления.

 

 

Печатается в авторской редакции.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Ответственным этапом решения задач с помощью персонального компьютера является разработка алгоритма. Под алгоритмом будем понимать четкую последовательность инструкций (предписаний, действий), в результате выполнения которых исходные данные будут преобразованы в результат. Перечислим основные свойства алгоритма:

· детерминированность - однозначность получения результата при одних и тех же исходных данных;

· результативность – обязательность получения искомого результата за конечное число шагов;

· массовость – возможность получения результата при различных исходных данных рассматриваемого класса задач;

· дискретность – возможность разбиения алгоритма на отдельные элементарные действия, позволяющие рассматривать алгоритм с различным уровнем детализации.

Рассмотрим основные этапы  решения задач на ПК.

 

№ п.п.	Название этапа	Задачи этапа
1	Постановка задачи	Сбор информации о задаче; определение конечных целей решения задачи; утверждение формы выдачи результатов; определение типа данных
2	Анализ и исследование задачи	Анализ подобных задач;  подбор технических и программных средств; разработка математической модели
3	Разработка алгоритма	Выбор формы записи алгоритма; разработка алгоритма
4	Программирование	Выбор алгоритмического языка; уточнение способов организации данных; разработка программы
5	Тестирование и отладка	Выявление синтаксических, семантических (смысловых) и логических ошибок; запуск программы с контрольными исходными данными
6	Анализ результатов решения задачи	Запуск программы с реальными исходными данными
7	Сопровождение программы	Составление документации по описанию задачи; составление инструкций программисту, пользователю

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

·       словесная - последовательность действий, описанная на естественном языке;

·      графическая - изображение в виде схемы, содержащей функциональные общепринятыеграфические блоки алгоритма;

·      псевдокодов - полуформализованное описание алгоритма на условном алгоритмическом языке, включающее в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения;

· программная - текст программы на языке программирования.

В графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательно-связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. Такое графическое представление называется блок-схемой алгоритма. Перечень основных функциональных блоков представлен ниже.

 

Обозначение блока	Назначение
	Начало или конец алгоритма
	Ввод или вывод данных
	Блок вычислений
	Блок ветвления
	Начало регулярной циклической структуры
	Начало подпрограммы
	Связи между блоками
	Соединитель
	Комментарий

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

 

Программирование алгоритмов линейной структуры

 

    Цель работы приобретение практических навыков разработки, написания и отладки  программ линейной структуры.

 

Краткие теоретические сведения

 

Линейный алгоритм – алгоритм, в котором операторы выполняются с начала программы последовательно друг за другом. Каждый оператор выполняется единожды.

Код программы состоит из последовательности операторов(команд). Оператор представляет определенную единицу языка программирования. Он может состоять из ключевых (зарезервированных) слов, свойств, функций, констант, переменных.  Программа может содержать комментарии (примечания).

Комментарий – это пояснение к программе. Любой комментарий начинается в строке с произвольного места программы символом апостроф (′). Комментарии предназначены для сопровождения и поддержки программ. Текст комментариев должен обеспечить понимание логики программы, отражать ее специфику. Если комментарий представляет отдельную строку, то он начинается с ключевого слова REM.

Например:

REM Лабораторная работа №1

X=0.5 ′ значение аргумента

Основная цель любой программы состоит в обработке данных. Данные различного типа хранятся и обрабатываются по-разному.

Тип данных определяет:

· внутреннее представление данных в памяти компьютера;

· операции и функции, которые можно применять к величинам этого типа;

· множество значений, которые могут принимать величины этого типа.

Программы на языке VBА оперируют с двумя основными классами данных: числовыми и строковыми. Числовые данные используются для представления и обработки в программе целых и действительных чисел. Строковые данные используются для хранения и обработки последовательностей произвольных символов. Каждый символ строки занимает 1 байт памяти. Длина строки не может превышать 256 байт.

Числовые данные могут иметь один из четырех типов: целые обычной длины (INTEGER), целые двойной длины (LONG), вещественные обычной точности (SINGLE) и вещественные двойной точности (DOUBLE). Данные обычной и двойной длины различаются объемом занимаемой памяти и, соответственно, диапазоном возможных значений.

Переменные используются для временного хранения данных в памяти компьютера. Для объявления переменной нужно определить следующее:

· имя переменной – по имени компилятор осуществляет связь переменной в программе с оперативной памятью компьютера;

· тип переменной– тип позволяет компилятору определить, какого вида информация хранится в переменной;

· значение переменной– определяет содержание информации, которая помещается в переменную.

 Тип переменной должен быть объявлен до ссылок на эту переменную с помощью оператораDIM:

DIM имя AS тип [, имя AS тип],...

Например,

DIM strока AS STRING, index AS INTEGER, x AS DOUBLE

По умолчанию переменной устанавливается тип SINGLE.

Тип	Длина (байт)	Точность (дес.цифр)	Диапазон возможных значений
Integer	2	-	от -32768 до +32767
Long	4	-	от -2147483648 до 2147483647
Single	4	7	от -3,40282Е+38  до -1,40129Е-45 для отрицательных значений; от 1,40129Е-45 до  3,40282Е+38 для положительных значений
Double	8	15	от -1,79769Е+308 до -4,94065Е-324 для отрицательных значений; от 4,94065Е-324  до  1,79769Е+308 для положительных значений

 

Простейшим  средством обработки данных в языке VBA является оператор присваивания, имеющий следующий формат:

< переменная = выражение >

При выполнении оператора присваивания сначала вычисляется выражениесправа от знака =. Затем результат вычисления, преобразованный к типу переменнойв левой части оператора, запоминается в переменной, стоящей слева от знака =. Данный оператор служит для присвоения начальных значений, записи результата вычисления в переменную, изменения значений. Например:

k = 0             - присваивание переменной k значения константы 0

x = 0.5          - присваивание переменной x значения константы 0.5

y=SIN(x)^2   - присваивание переменной y значения выражения

z = y             - присваивание переменной z значения переменной y

Арифметическое выражение представляет собой совокупность операндов: числовых констант, переменных и функций, связанных знаками арифметических операций и скобками.

Операция	Назначение	Пример	Приоритет
^	Возведение в степень	y^3	1
-	Изменение знака числа	-x	2
*, /	Умножение, деление	a*b/2	3
\	Целочисленное деление	5\2	4
MOD	Остаток от деления	21 MOD 5=1	5
+, -	Сложение, вычитание	a+b-c	6

Порядок выполнения действий соответствует приведенным выше приоритетам. Операции с одинаковым приоритетом выполняются слева направо. Порядок выполнения действий может изменить наличие скобок и встроенных функций.Тогда последовательность выполнения действий в арифметическом выражении будет иметь вид:

1) вычисление действий внутри скобок;

2) вычисление встроенных функций;

3) операция возведения в степень;

4) операция унарного минуса;

5) операции умножения и деления;

6) целочисленное деление;

7) операция вычисления остатка от деления;

8) операции сложения и вычитания.

Приведем список некоторых функций языка VBA, которые позволяют осуществлять явные преобразования типов:

Функция	Назначение
CSng(x)	Применяется для преобразования значения параметра x к типу Single
Val(x)	Преобразует значение параметра x к числовому значению типа Double
CStr (x)	Используется для преобразования данных в строковый тип
Str(x)	Преобразует число в строку, причем перед положительным числом вставляется пробел

Используемые в арифметических выражениях функции называют арифметическими встроенными функциями. Они представляют собой специальные стандартные программы (процедуры), которым передается один или несколько аргументов и которые возвращают вычисленное значение через имя функции. Таблица встроенных функций рассмотрена ниже.

 

Название функции	Результат выполнения функции
ABS(x)	Абсолютная величина числа х
SQR(x)	Корень квадратный из числа х>=0
EXP(x)	Число е (2.718282) в степени х
LOG(x)	Натуральный логарифм числа х>0
SIN(x)	Синус числа х
COS(x)	Косинус числа х
TAN(x)	Тангенс числа х
ATN(x)	Арктангенс числа х (от –π/2 до +π/2)
SGN(x)	Знак числа x, результат: 1, при x>0; 0, при x=0;  -1, при x<0
RND(x)	Псевдослучайное число в диапазоне от 0 до 1
INT(x)	Ближайшее целое, не превосходящее х
FIX(x)	Целая часть х

Разница при использовании Int() и Fix() заметна только лишь при отрицательном значении аргумента. Функция Int() всегда возвращает ближайшее меньшее целое число, а Fix() отбрасывает дробную часть. Например, для числа 4.5 и Int() и Fix() вернут 4, тогда как для числа -4.5, Int() вернет значение 5, а Fix() значение -4.

Перечислим правила записи арифметических выражений:

Правило №1. Если в числителе (знаменателе) дроби стоит сумма или разность, то весь числитель (знаменатель)  дроби необходимо взять в скобки.

Правильная запись	Неправильная запись

Правило №2. Если в знаменателе дроби стоит произведение, то весь знаменатель нужно взять в скобки. Если же произведение стоит в числителе, то скобки ставить необязательно.

Правильная запись	Неправильная запись

Правило №3. Если показатель (основание) степени представляет собой арифметическое выражение, то весь показатель (основатель) нужно взять в скобки.

Правильная запись	Неправильная запись

Правило №4. Количество открывающихся скобок должно равняться количеству закрывающихся скобок.

Правильная запись:

Неправильная запись:

Примеры  записи арифметических выражений

Выражение	Запись  на VBA

Для ввода и вывода переменных можно использовать объект текстового поля и его свойство Text.

Пример	Комментарий
A=VAL(TextBox1.Text)	Присваивание переменной A значения текстового поля TextBox1.Text
TextBox2.Text=CStr(Y)	Вывод в текстовое поле TextBox2 значения Y

Задание на разработку проекта и вариант задания

Написать программный код для вычисления арифметического выражения:

, где

 

Блок-схема алгоритма

1.4. Расчет контрольного примера. При a=5, b=3, c=1 значения z, f, w, y примут следующие значения: