Створення програми на мові С++

Міністерство освіти і науки України

Вінницький державний технічний університет

Кафедра КС

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни технологія програмування

Тема: “Створення програми на мові С++”

Захищена:

“___” ________ 2001

на оцінку _________

Виконав: ст. гр. 2КС-00

Московко С.М.

Перевірив: Черняк А.І.

Вінниця 2001

ЗАВДАННЯ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ

У файлі задано координати вершин трикутників. Вивести на екран ці трикутники. Другим кольором виділити рівнобедрені трикутники. Третім - два трикутники, що перетинаються та мають найбільшу сумарну площу.

АНОТАЦІЯ

Курсова робота присвячена розробці програми на мові програмування С++. Програма розробляється з використанням компілятора Borland C++ 3.1, Вона використовує таки принципи ООП, як інкапсуляція, наслідування, скритність даних і т. ін. Розробляється алгоритм розв'язання поставленої в завданні задачі, інтерфейс програми.

ЗМІСТ

Вступ

Загальна структура курсової роботи

Розробка алгоритму виконання завдання

Програмна реалізація алгоритму

Розробка допоміжних програмних засобів

Висновки .

Список літератури

Додаток

ВСТУП

Мова С++ розвилась з С, яка в свою чергу була створена на основі попередніх мов - BCPL і B. Мова С була розвинута з В Денісом Рітчі в Bell Laboratories і вперше реалізована на комп'ютері DEC PDP-11 в 1972 р. С використовує багато важливих концепцій BCPL і B, а також добавляє нові типи даних і інші засоби. Спочатку С набув широкої розповсюдженості як мова розробки операційної системи UNIX. Сьогодні фактично усі нові операційні системи написані на С або на С++. Протягом двох останніх десятиріч С стала доступною для більшості комп'ютерів. Вона незалежна від апаратних засобів. При ретельній розробці цій мові можна написати мобільні програми, які легко переносити на більшість комп'ютерів.

С++ - розширення С - був розроблений Б'ярном Страустрапом на початку 80-х років в Bell Laboratories. С++ забезпечує ряд властивостей, які “приводять в порядок” мову С, але, що більш важливо, вона забезпечує можливість об'єктно-орієнтованого програмування. Це явилось революційною ідеєю в світі програмного забезпечення. Об'єкти - це ефективні компоненти програмного забезпечення, які ефективно повторно використовуються, моделюють елементи реального світу. Об'єктно-орієнтовані програми легше розуміти, коректувати та модифікувати.

С++ - це гнучка мова, вона надає можливість програмувати і в стилі С, і в об'єктно-орієнтованому стилі, і в обох стилях одночасно.

ЗАГАЛЬНА СТРУКТУРА РОБОТИ

В курсовій роботі інтерфейс і основа частини виконуються в окремих файлах. Інтерфейсна частина запускає на виконання виконуваний файл основного модуля.

В склад проекту програми входять наступні файли:

MENU.cpp - програма інтерфейсної частини. Інтерфейс програми реалізований у вигляді меню.

New@.cpp - програма основної частини. Розв'язує поставлену в завданні задачу. Результат виводить в графічному вигляді.

Trea.txt -файл з координатами вершин трикутників.

Menuab.dat - файл з назвами кнопок інтерфейсної частини.

Notepad.exe- текстовий редактор для редагування вхідного файлу

About.txt - “О програме”.

Egavga.bgi - драйвер графічного режиму.

Схематично, взаємодію цих компонентів можна зобразити так:

Програма Menu.cpp - інтерфейсна частина - запускає на виконання виконуваний файл за допомогою функції system. Вона також дає можливість редагувати вхідні файли та текст програми new@.cpp. В якості редактора використовується редактор компілятора Borland C++ 3.1. Для цього виконують функцію system, наприклад, так:

system(“bc.exe new@.cpp”);

для вдалого виконання цієї операції шлях до файлів компілятора повинен бути вказаним у файлі autoexec.bat або програма, редагований файл і компілятор повинні знаходитись в одному каталозі.

Файл trea.txt містить координати вершин трикутників. Кількість вершин трикутників частково обмежена до 1000.

РОЗРОБКА АЛГОРИТМУ ВИКОНАННЯ ЗАВДАННЯ

Для розв'язання поставленої задачі будемо проглядати по черзі кожен трикутник і дивитись, чи він не перетинається з іншим трикутником. Якщо перетинається, то змінюємо колір обох трикутників. Щоб визначити, чи перетинаються трикутники треба перевірити, на перетин кожну сторону трикутника з кожною стороною іншого трикутника. Якщо хоча б одна сторона першого трикутника перетинається з хоча б одною стороною другого трикутника, то фігури перетинаються.

Отже, задача зводиться до визначення, чи перетинаються два відрізка. Визначити це можна наступним чином.

Складемо рівняння прямих обох відрізків у вигляді ax + by +c. Таким чином, ми отримаємо коефіцієнти двох прямих для рівнянь:

a1*x + b1*y + c1 для одного відрізка і a2*x + b2*y + c2 - для іншого.

Далі підставляємо координати кінців другого відрізка в рівняння для прямої першого і координати кінців першого в рівняння прямої другого відрізка і визначаємо значення виразу рівняння. Якщо для обох кінців кожного відрізка отримали величини різні за знаком, то відрізки перетинаються, в протилежному випадку - ні.

Визначити коефіцієнти a, b і c рівняння прямої можна наступним чином. Нехай, в нас є координати двох точок прямої (в нашому випадку це координати кінців відрізка, сторони фігури) (x1, y1) і (x2, y2).

Тоді коефіцієнти визначаються так:

a = y2 - y1,

b = x1 - x2,

c = x2*y1 - x1*y2.

Тобто, нехай в нас є два відрізка AB і CD. Координати кінців відрізків наступні: A(x1, y1), B(x2, y2), C(x3, y3) і D(x4, y4).

Для визначення, чи вони перетинаються, складаємо рівняння прямих:

a1 = y2 - y1, a2 = y4 - y3,

b1 = x1 - x2, b2 = x3 - x4,

c1 = x2y1 - x1y2, c2 = x4y2 - x3y4.

Далі визначаємо значення цих виразів при підстановці точок іншого відрізка:

r1 = a1x3 + b1y3 + c1,

r2 = a1x4 + b1y4 + c1,

r3 = a2x1 + b2y1 + c2,

r4 = a2x2 + b2y2 + c2.

Тепер, якщо величини r1 і r2 протилежні за знаком, то це означає, що вершини C і D лежать по різні сторони прямої AB, а значить відрізок CD перетинає пряму, на якій лежить AB. Аналогічно, якщо r3 і r4 протилежні за знаком, то відрізок AB перетинає пряму CD, а отже, відрізки перетинаються.

Рівнобедрений трикутник - це трикутник, у якого хоча б дві сторони (два ребра) рівні. Знайдемо довжини трьох сторін трикутника і порівняємо їх між собою. Якщо відомі координати кінців відрізка (сторони), то довжину визначимо так:

,

Площу трикутників знайдемо за ф. Герона:

де р-півпериметр: , і a, b, c - сторони трикутника

де (x1, y1) і (x2, y2) - координати кінців відрізка.

Таким чином, отримуємо наступний алгоритм:

Зчитати координати вершин трикутників.

Порівняємо довжини сторін трикутників. Якщо хоча б дві рівні - трикутник рівнобедрений. Змінюємо його колір.

Візьмемо один трикутник, та почнемо порівнювати його сумарну площу з усіма іншими. І якщо ця сума більша за попередню, і ці два трикутники перетинаються, замінемо значення найбільшої сумарної площі. Так потрібно розглянути усі трикутники.

У двох трикутників, які лишили значення сумарної площі незмінним, змінимо значення кольору.

ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ АЛГОРИТМУ

Об'єктно-орієнтоване програмування інкапсулює дані (атрибути) і функції (варіанти поведінки) в сукупності, які називаються об'єктами; дані і функції об'єкта тісно пов'язані між собою. Об'єкти володіють властивістю скритності інформації. Це означає, що хоча об'єкти і можуть знати, як зв'язуватися один з одним через добре визначений інтерфейс, їм зазвичай не дозволено знати, як реалізовані інші об'єкти - деталі реалізації скриті в середині самих об'єктів. В С одиницею програмування являється функція. В С++ одиницею програмування являється клас, на основі якого в кінцевому рахунку створюються об'єкти.

Класи - це типи, які визначаються програмістом. Кожен клас містить дані і набір функцій, які маніпулюють цими даними. Компоненти-дані називаються даними-елементами. Компоненти-функції класу називаються функціями-елементами.

Специфікатори доступу до елементу public (відкритий), private (закритий) і protected (захищений) використовуються для управління доступом до даних-елементів класу і функцій-елементів. По замовчуванню режим доступу для класів - private (закритий). Після кожного специфікатора режим доступу, визначений ним, діє до наступного специфікатора або до завершальної правої дужки (}) визначення класу. Специфікатор public, private і protected можуть повторятись.

Закриті елементи класу можуть бути доступні тільки для функцій-елементів (і дружніх функцій) цього класу. Відкриті елементи класу можуть бути доступні для будь-яких функцій в програмі. Захищені елементи доступні для функцій-елементів цього класу і класу-спадкоємця.

Після створення об'єкта його елементи можуть бути ініціалізовані за допомогою функції конструктор. Конструктор - це функція-елемент класу, яка має те ж саме ім'я, що й клас. Дані-елементи класу не можуть отримати початкові значення у визначені класу. Вони можуть бути ініціалізовані або пізніше, після створення об'єкту, або можуть отримати ці значення в конструкторі класу.

Дружні функції класу визначаються поза областю дії цього класу, але мають доступ до закритих (private) і захищених (protected) елементів класу. Дружні (friend) функції використовуються для підвищення продуктивності.

Наслідування - це спосіб повторного використання програмного забезпечення, при якому нові класи створюються з уже існуючих класів шляхом запозичення їхніх атрибутів і функцій і збагачення цими можливостями нових класів.

В нашій програмі використовуються наступні класи:

Point - базовий для всіх геометричних фігур в нашій програмі клас. Кожна геометрична фігура в нашій програмі має множину точок:

class point

{int x,y;

public:};

Наслідує цей клас(шляхом вкладення) - клас лінії Line, який “перетворює” фігуру на лінію з точками початку та кінця відрізка.

class Line

{point A;

point B;

double a,b,c;

public:};

А клас Line наслідує клас трикутника:

class Treangle

{Line AB;

Line BC;

Line AC;

int color;

public:};

РОЗРОБКА ДОПОМІЖНИХ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ

Інтерфейс програми реалізовано у вигляді меню. Меню забезпечує пункти для редагування вхідного файлу програми, тексту програми інформацію про розробника програми та вихід із програми. Меню розроблене за допомогою стандартних бібліотечних функцій компілятора Borland C++ 3.1. Назви кнопок зчитуються з файлу menuab.dat.

Вигляд вікна про розробника наступний:

ВИСНОВКИ

В курсовій роботі було розроблено програму на мові програмування С++. Програма розроблена з використанням компілятора Borland C++ 3.1 за методами об'єктно-орієнтованого програмування. Вона використовує такі принципи ООП, як інкапсуляція, наслідування, дружні функції, скритність даних і т. ін. Було розроблено алгоритм розв'язання поставленої в завданні задачі, інтерфейс програми тощо.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Б.В. Керниган, Д. М. Ритчи, “Язык С”.

2. Б'ярн Страустрап, “Введения в язык Си++”, 1995 р.

3. Громов Ю.Ю., Титаренко С.І., “Программирование на языке С”, учебное пособие. - Тамбов, 1995 р.

4. Джесс Либерти “Освой самостоятельно С++ за 21 день.”

ДОДАТОК

Лістинг “New@.cpp”

#include <fstream.h>

#include <math.h>

#include <conio.h>

#include <math.h>

#include <graphics.h>

#include <stdio.h>

class point

{int x,y;

public:

point (){};

point (int setX,int setY){x=setX;y=setY;};

void SetX(int setX){x=setX;};

void SetY(int setY){y=setY;};

int GetX(){return x;};

int GetY(){return y;};};

class Line

{point A;

point B;

double a,b,c;

public:

Line(){};

void SetLine(point setA,point setB){A=setA;B=setB;SetABC();};

double Length(void);

int GetXA(){return A.GetX();}

int GetYA(){return A.GetY();}

int GetXB(){return B.GetX();}

int GetYB(){return B.GetY();}

void SetABC();

double GetA(){return a;}

double GetB(){return b;}

double GetC(){return c;}

int Peresech(Line L);};

double Line::Length(void)

{double dX=B.GetX()-A.GetX();

double dY=B.GetY()-A.GetY();

return(sqrt(dX*dX+dY*dY));}

void Line::SetABC()

{a=B.GetY()-A.GetY();

b=A.GetX()-B.GetX();

c=B.GetX()*A.GetY()-A.GetX()*B.GetY();}

int Line::Peresech(Line L)

{if((GetA()*L.GetXA()+GetB()*L.GetYA()+GetC()>0&&

(GetA()*L.GetXB()+GetB()*L.GetYB()+GetC()<0))||

((GetA()*L.GetXA()+GetB()*L.GetYA()+GetC()<0)&&

(GetA()*L.GetXB()+GetB()*L.GetYB()+GetC()<0)))

return 1;

else return 0;}

class Treangle

{Line AB;

Line BC;

Line AC;

int color;

public:

Treangle(){};

Treangle(point setA,point setB,point setC);

int GetColor(){return color;}

void SetColor(int setColor){color=setColor;}

int Ravnobedrenost(void);

double Square(void);

void Draw(void);

int Peretin(Treangle T);};

Treangle::Treangle(point setA,point setB,point setC)

{AB.SetLine(setA,setB);

BC.SetLine(setB,setC);

AC.SetLine(setA,setC);}

Treangle::Ravnobedrenost(void)

{if(AB.Length()==BC.Length()||

BC.Length()==AC.Length()||

AB.Length()==AC.Length())

return(1);

else

return(0);}

double Treangle::Square(void)

{double p=(AB.Length()+BC.Length()+AC.Length())/2;

return(sqrt(p*(p-AB.Length())*(p-BC.Length())*(p-AC.Length())));}

int Treangle::Peretin(Treangle T)

{Line X,Y;

for (int storona=0;storona<3;storona++)

{if (storona==0) X=AB;

else if(storona==1) X=BC;

else if(storona==2) X=AC;

for (int storona2=0;storona2<3;storona2++)

{if (storona2==0) Y=T.AB;

else if (storona2==1) Y=T.BC;

else if (storona2==2) Y=T.AC;

if (X.Peresech(Y)==1&&Y.Peresech(X)==1)

return 1;}}

return(0);}

void Treangle::Draw(void)

{setcolor(GetColor());

line(AB.GetXA(),AB.GetYA(),AB.GetXB(),AB.GetYB());

line(BC.GetXA(),BC.GetYA(),BC.GetXB(),BC.GetYB());

line(AC.GetXA(),AC.GetYA(),AC.GetXB(),AC.GetYB());

// closegraph();}

int KolichestvoTreugolnikov(void)

{char *FileName="a:\\trea.TXT";

char buf;

int kolichTochek=0;

int kolichTreugolnikov;

ifstream f(FileName);

if(f==0)

{ cout << "File not found " << FileName << endl;

getch();

return(0);}

do{

buf=f.get();

if(buf=='(') kolichTochek++;

} while(f.eof()==0);

f.close();

return (kolichTochek/3);}

int main (void)

{clrscr();

int kolichTreugolnikov=KolichestvoTreugolnikov();

Treangle *tre=new Treangle[kolichTreugolnikov];

int i,j,maxI,maxJ;

double maxSquare;

int gdriver = DETECT,gmode;

int kordinatsX[1000],kordinatsY[1000];

char *FileName="a:\\trea.TXT";

ifstream ff(FileName);

for (i=0;i<kolichTreugolnikov*3;i++)

{ff.ignore(50,'('); ff >> kordinatsX[i];

ff.ignore(50,','); ff >> kordinatsY[i];}

initgraph(&gdriver,&gmode,"\\");

for (i=0;i<kolichTreugolnikov;i++)

{point A(kordinatsX[3*i],kordinatsY[3*i]);

point B(kordinatsX[3*i+1],kordinatsY[3*i+1]);

point C(kordinatsX[3*i+2],kordinatsY[3*i+2]);

tre[i]=Treangle(A,B,C);}

for (i=0;i<kolichTreugolnikov;i++)

{tre[i].SetColor(1);

for (j=i+1;j<kolichTreugolnikov;j++)

{if(tre[i].Square()+tre[j].Square()>maxSquare&&tre[i].Peretin(tre[j])==1)

{maxSquare=tre[i].Square()+tre[j].Square();

maxI=i;

maxJ=j;}}

if (tre[i].Ravnobedrenost()==1)

tre[i].SetColor(2);

cout <<tre[i].Square()<<endl;}

tre[maxI].SetColor(3);

tre[maxJ].SetColor(3);

cout <<endl<<tre[maxI].Square()<<endl;

cout <<tre[maxJ].Square();

for (i=0;i<kolichTreugolnikov;i++)

{tre[i].Draw();}

getch();

return (0);}

Лістинг “menu.cpp”

#include<stdio.h>

#include<conio.h>

#include<string.h>

#include<stdlib.h>

#include<process.h>

#define LEFT 75

#define RIGHT 77

#define DOWN 13

class Button

{int x1;

int y1;

int x2;

int y2;

char str[80];

public:

void setparam(int xx1,int yy1,int xx2,int yy2,char *sstr);

virtual void run(void)=0;

void show(int tcolor, int bcolor);};

void Button::setparam(int xx1,int yy1,int xx2,int yy2,char *sstr)

{x1=xx1;

y1=yy1;

x2=xx2;

y2=yy2;

strcpy(str,sstr);}

void Button::show(int tcolor,int bcolor)

{textcolor(tcolor);

textbackground(bcolor);

window(x1,y1,x2,y2);

clrscr();

gotoxy(1,1);

printf("%s",str);};

class Button1:public Button

{public:

virtual void run(void);};

class Button2:public Button

{public:

virtual void run(void);};

class Button3:public Button

{public:

virtual void run(void);};

class Button4:public Button

{public:

virtual void run(void);};

class Button5:public Button

{public:

virtual void run(void);};

void Button1::run(void)

{char str[80];

FILE *fin=fopen("About.txt","r");

textbackground(0);

window(17,6,50,19);

clrscr();

textbackground(11);

textcolor(15);

window(15,5,48,18);

clrscr();

for(int i=0;i<11;i++)

{fgets(str,80,fin);

gotoxy(1,1+i);

cputs(str);}

getch();

textbackground(0);

clrscr();

fclose(fin);};

void Button2::run(void)

{spawnl(P_WAIT,"\\NEW@.exe","Program",NULL);}

void Button3::run(void)

{spawnl(P_WAIT,"c:\\BC\\BIN\\bc.exe","BC","\\NEW@.cpp",NULL);}

void Button4::run(void)

{spawnl(P_WAIT,"a:\\notepad.exe","notepad","\\trea.txt",NULL);}

void Button5::run(void)

{textbackground(0);

window(1,1,80,25);

clrscr();

exit(0);}

class Menu

{int x,y;

Button *mas[5];

Button1 butt1;

Button2 butt2;

Button3 butt3;

Button4 butt4;

Button5 butt5;

int numberAct;

int ActTcolor,ActBcolor,PasTcolor,PasBcolor;

void onLEFT(void);

void onRIGHT(void);

void onDOWN(void);

void show(void);

public:

Menu(int xx,int yy);

void getMessage(int msg);};

void Menu::onLEFT(void)

{numberAct=(numberAct==0)? 4:(numberAct-=1);};

void Menu::onRIGHT(void)

{numberAct=(numberAct==4)? 0:(numberAct+=1);};

void Menu::onDOWN(void)

{mas[numberAct]->run();};

void Menu::show(void)

{window(1,1,80,1);

textbackground(11);

clrscr();

for(int i=0;i<5;i++)

if (i==numberAct)

mas[i]->show(ActTcolor,ActBcolor);

else

mas[i]->show(PasTcolor,PasBcolor);

window(1,2,80,24);

textbackground(1);

clrscr();

textbackground(11);

textcolor(0);

window(1,25,80,25);

clrscr();

gotoxy(3,1);

textcolor(15);};

void Menu::getMessage(int msg)

{switch(msg)

{case LEFT:

onLEFT();

show();

break;

case RIGHT:

onRIGHT();

show();

break;

case DOWN:

onDOWN();

show();}};

Menu::Menu(int xx,int yy)

{x=xx;

y=yy;

numberAct=0;

mas[0]=&butt1;

mas[1]=&butt2;

mas[2]=&butt3;

mas[3]=&butt4;

mas[4]=&butt5;

ActTcolor=15;

ActBcolor=0;

PasTcolor=0;

PasBcolor=11;

FILE *fin=fopen("\\menuab.dat","r");

char str[80];

for(int i=0;i<5;i++)

{fgets(str,80,fin);

mas[i]->setparam(x,y,x+strlen(str),y+2,str);

x+=strlen(str)+1;}

fclose(fin);

show();};

void main()

{textbackground(0);

clrscr();

Menu mnu(3,1);

while(1)

mnu.getMessage(getch());};

Результат виконання «New@.exe»