Массивы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1 Разработка технического проекта программы

1.1 Назначение и область применения

1.2 Разработка программы

2 Разработка рабочего проекта

2.1 Описание программы

2.2 Текст и тестирование программы

Заключение

Глоссарий

Список использованных источников

Приложения

Основные данные о работе

Версия шаблона	2.1
Филиал	Ростовский
Вид работы	Курсовая работа
Название дисциплины	Программирование на языке высокого уровня
Тема	Массивы
Фамилия студента	Буханцова
Имя студента	Наталья
Отчество студента	Георгиевна
№ контракта	03001090609014

Введение

Решение задачи на ЭВМ - сложный и трудоемкий процесс. Любая задача начинается с постановки задачи. На основе словесной формулировки задачи выбираются переменные, подлежащие определению, записываются ограничения, связи между переменными, в совокупности образующие математическую модель решаемой проблемы. Анализируется метод решения. На этом этапе необходимо принять очень важное решение - использовать ли имеющееся готовое программное обеспечение или разрабатывать собственную программу. Дешевле и быстрее использовать имеющиеся в наличии готовые разработки. Обновление программного обеспечения - задача программистов. В этом случае традиционно выделяются следующие основные этапы решения задачи на ЭВМ:

1) постановка задачи, разработка математической модели;

2) выбор метода численного решения;

3) разработка алгоритма и структуры данных;

4) проектирование программы;

5) производство окончательного программного продукта;

6) решение задачи на ЭВМ.

Для курсовой работы была выбрана тема массивы. Составить программу, которая заполняет квадратную матрицу порядка n натуральными числами 1, 2, 3, … n2, записывая их в нее «по спирали». Для решения данной задачи был выбран язык и среда разработки Turbo Pascal.

Паскаль - язык профессионального программирования, который назван в честь французского математика и философа Блеза Паскаля (1623-1662) и разработан в 1968-1971 гг. Никлаусом Виртом, для обучения студентов методам разработки программ, таким как "программирование сверху вниз", "структурное программирование" и т. д. Вирту не понравился не один из существующих на тот момент языков, и в 1968 году он приступил к разработке своего собственного. Первая версия языка была создана для компьютера CDC 6000.Благодаря своей четкости, логичности и другим особенностям Паскаль надолго занял свою нишу, являясь прекрасным языком для обучения программированию. Паскаль использовался и для разработки серьезных программ-приложений. Шутили, что Вирт разработал игрушку, но многие отнеслись к ней слишком серьезно.

Впоследствии появились различные версии языка и его расширения. Наиболее известным расширением стал пакет Турбо Паскаль фирмы Borland, появившийся в 1983 году и сразу ставший событием в мире компьютерных технологий.

Турбо Паскаль - это система программирования, созданная для повышения качества и скорости разработки программ (80-е гг.). Слово Турбо в названии системы программирования - это отражение торговой марки фирмы-разработчика Borland International (США).

Систему программирования Турбо Паскаль называют интегрированной (integration - объединение отдельных элементов в единое целое) средой программирования, т.к. она включает в себя редактор, компилятор, отладчик, имеет сервисные возможности.

Первое упоминание о нем содержалось в рекламе опубликованной в журнале Byte, а сам пакет предназначен для операционной системы CP/M. В начале 1984 года он был перенесен в среду MS-DOS и приобрел огромную популярность.

Язык Паскаль прекрасно подходит для обработки двумерных массивов (матрица), программа, которая будет описана в курсовой работе как раз и является двумерным массивом.

1. Разработка технического проекта программы

1.1 Назначение и область применения

Программа должна заполнять квадратную матрицу порядка n натуральными числами 1,2,3,… n2, записывая их в нее «по спирали».

Матрица - это двумерный массив, каждый элемент которого имеет два индекса: номер строки i и номер столбца j. Поэтому для работы с элементами матрицы необходимо использовать два цикла. Если значениями параметра первого цикла будут номера строк матрицы, то значениями параметра второго - столбцы (или наоборот). Обработка матрицы заключается в том, что вначале поочередно рассматриваются элементы первой строки (столбца), затем второй и т.д. до последней. Рассмотрим основные операции, выполняемые над матрицами при решении задач.

Матрицы, как и массивы, нужно вводить (выводить) поэлементно.

Вывод можно осуществлять по строкам или по столбцам, но лучше, если элементы располагаются построчно.

Для организации построчного ввода матрицы в двойном цикле по строкам и столбцам можно использовать оператор read.

Рассмотрим несколько задач обработки матриц. Для их решения предварительно вспомним некоторые свойства матриц:

если номер строки элемента совпадает с номером столбца (i = j), это означает, что элемент лежит на главной диагонали матрицы;

элемент находится ниже главной диагонали, если номер строки превышает номер столбца (i>j);

если номер столбца больше номера строки (i<j), то элемент находится выше главной диагонали;

элемент лежит на побочной диагонали, если его индексы удовлетворяют равенству i+j-1=n;

неравенство i+j-1<n характерно для элемента, находящегося выше побочной диагонали;

соответственно, элементу, лежащему ниже побочной диагонали, соответствует выражение i+j-1>nАлексеев, Е.Р. Турбо Паскаль 7.0 [Текст] / Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова.- М.: НТ Пресс, 2004. C.122. .

Программный продукт может применяться при математических расчетах.

Для разработки данного проекта выбрана среда программирования Turbo Pascal-гибкий и развитый в отношение типов данных. Привлекательны его рекурсивные возможности, а также поддержка технологии объектно-ориентированного программирования.

Минимальная конфигурация технических средств, достаточных для эксплуатации программы:

среда программирования Турбо Паскаль 7.0

процессоры: Intel Pentium III 500-1133МГц, Intel Celeron II 533-1100 МГц, AMD Athlon 500-1000 МГц, AMD Duron 600-950 МГц;

операционная система MS Windows 95;

оперативная память 128 Мб;

монитор 14 дюймов с разрешением 800х600 пикселов на дюйм;

видеокарта: GeForce 2 MX, Radeon VE;

привод CD-ROM;

клавиатура;

мышь.

1.2 Разработка программы

Для создания программы была использована среда разработки Turbo Pascal 7.0.

Язык программирования Pascal был разработан в 1968-1971 годах Никлаусом Виртом. Язык был назван в честь выдающегося французского математика и философа Блеза Паскаля (1623-1662) и первоначально создавался для обучения программированию как систематической дисциплине, однако вскоре он стал широко использоваться в профессиональном программировании.

Популярности языка Pascal среди программистов способствовали следующие факторы:

Благодаря своей компактности и удачному первоначальному описанию, Pascal оказался достаточно легким для изучения.

Pascal отражает фундаментальные и наиболее важные концепции (идеи) алгоритмов в очередной и легко воспринимаемой форме, что представляет программисту средства, помогающие проектировать программы.

Язык позволяет четко реализовать идеи структурного программирования и структурной организации данных.

Pascal сыграл большую роль в развитии методов аналитического доказательства правильности программ и позволил реально перейти от методов отладки программ к системам автоматической проверки правильности программ.

Применение языка Pascal позволило значительно поднять планку надежности разрабатываемых программ за счет требований языка, к описанию используемых в программе переменных, проверки согласованности программы при компиляции без ее выполнения.

Использование в Pascal простых и гибких структур управления: ветвлений, цикловПопов В.Б. Паскаль и Дельфи. Самоучитель [Текст] / В.Б.Попов.- СПб.: Питер, 2004.С.22. .

Интегрированная среда Turbo Pascal версии 7.0 имеет следующие возможности:

наличие множества накладывающихся окон;

поддержка мыши, меню, диалоговых окон;

многофайловый редактор;

расширенные возможности отладки;

полное сохранение и восстановление среды разработки.

К существенным отличиям версии 7.0 от более ранних версий относятся:

наличие объектно-ориентированной среды разработки прикладных программ Turbo Vision;

полные возможности встроенного ассемблера;

личные поля и методы в объявлении объектов;

директива расширенного синтаксиса $X, позволяющая интерпретировать функции как процедуры (и игнорировать результаты функций);

адресные ссылки в типизированных константах;

редактирование инициализированных данных из объектных файлов;

расширенные возможности встроенной справочной системы с использованием вырезания и вставки кода примеров для каждой библиотечной процедуры и функцииПопов В.Б. Паскаль и Дельфи. Самоучитель [Текст] / В.Б.Попов.- СПб.: Питер, 2004.С.24. .

Для того чтобы запустить программу на выполнение необходимо нажать сочетание клавиш Ctrl+F9 либо Run.

Исполняемый файл программы имеет название S2.exe и находится на диске C: в папке TP в каталоге Work. Состав проекта: См. приложение В.

2. Разработка рабочего проекта

2.1 Описание программы

Задана матрица порядка n которая заполняется натуральными числами записывая их «по спирали». При запуске программы на экране появится сама матрица, заданного размера.

Данный этап можно было решить множеством способом, но я выбрала наиболее простой и быстрый. Используем модуль CRT, далее задаем переменную не меняющую свое значение в процессе программы n которая будет равняться четырем это значит, что в матрице которая появится на экране будет четыре строки и четыре столбца. Переменную p приравниваем к функции trunc которая округляет вещественное значение путем отбрасывания дробной части (округляет в направлении нуля), ((n-1)/2). Далее задаем переменные которые могут менять свое значение во время работы, все переменные, используемые в программе, должны быть описаны в разделе описания переменных, начинающемся со служебного слова var (от слова variable - переменная Павловская, Т. А. Паскаль. Программирование на языке высокого уровня [Текст] : учебник для вузов / Т. А. Павловская. - СПб.: Питер, 2004.С.28.) i,j,t:1..n. Переменную m описываем как массив [1..n,1..n] целого типа. Затем описываем переменную S как целочисленную.

Раздел операторов в программе начинаем с зарезервированного слова begin. Используем процедуру clrscr которая очищает активное окно и устанавливает курсор в верхний левый угол окна. Переменной S присваиваем значение ноль.

Для цикла с параметрами используем оператор for..to..do, который означает для..увеличить..выполнить. Для переменной t присваиваем единицу увеличить переменную p выполнить.

Тело цикла начинаем с зарезервированного слова begin. Переменной i присваиваем переменную t. Для j:=t увеличить n-t+1 выполнить. Очередной цикл с параметрами начинаем с зарезервированного слова begin. Переменную S наращиваем на единицу. Массив m[i,j] присваиваем к переменной S. Закрываем цикл с помощью зарезервированного слова end. Переменной j присваиваем значение n-t+1. Для переменной i присваиваем значение 2+t-1 увеличиваем значение n-t+1 выполнить.

Снова открываем цикл с параметрами с помощью зарезервированного слова begin. Переменную S наращиваем на единицу. Массив m[i,j] присваиваем к переменной S. Закрываем цикл с помощью зарезервированного слова end.

Переменной i присваиваем значение n-t+1. Для цикла с параметрами используем оператор for..downto..do, который означает для .. уменьшить .. выполнить. матрица двумерный массив паскаль

Опять открываем цикл с параметрами с помощью зарезервированного слова begin. Переменную S наращиваем на единицу. Массив m[i,j] присваиваем к переменной S. Закрываем циклы с помощью зарезервированного слова end. Массив m[p+1,p+1] присваиваем к переменной S. С помощью оператора writeln выводим на экран слово «Матрица-спираль» и переводим курсор в новую строку. Для переменной i присваиваем единицу увеличиваем переменную n выполнить.

Открываем цикл с параметрами с помощью зарезервированного слова begin. Для переменной j присваиваем единицу увеличиваем переменную n выполнить.

Выводим матрицу на экран при помощи оператора write.Для перевода курсора в новую строку используем оператор writeln. Закрываем циклы с помощью зарезервированного слова end. Используем функцию readkey для того чтобы при нажатии на кнопку клавиатуры выйти из программы. Закрываем раздел операторов в программе в программе с помощью зарезервированного слова end и ставим точку. См. приложение А.

Алгоритм решения данной задачи показан на Рисунке 1, в виде блок схемы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1. Блок схема алгоритма.

2.2 Текст и тестирование программы

uses crt;

const n=4;

p=trunc((n-1)/2);

var i,j,t:1..n;

m:array[1..n,1..n] of integer;

s:integer;

begin

clrscr;

s:=0;

for t:=1 to p do

begin

i:=t;

for j:=t to n-t+1 do

begin

s:=s+1;

m[i,j]:=s;

end;

j:=n-t+1;

for i:=2+t-1 to n-t+1 do

begin

s:=s+1;

m[i,j]:=s;

end;

i:=n-t+1;

for j:=n-t downto t do

begin

s:=s+1;

m[i,j]:=s;

end;

j:=t;

for i:=n-t downto t+1 do

begin

s:=s+1;

m[i,j]:=s;

end;

end;

s:=s+1;

m[p+1,p+1]:=s;

writeln('Матрица-спираль');

for i:=1 to n do

begin

for j:=1 to n do

write(m[i,j]:4);

writeln;

end;

readln;

writeln(`Turbo Pascal Version 7.0 Copyright <c> 1982,92 by Borland International, Inc.');

writeln(`Buhantsova N.G.');

writeln(`UzIn 909-02');

writeln('20.03.2011');

readkey;

end.

Тестирование - процесс многократного повторения программы с целью обнаружения ошибок.

Каждый тест определяет:

свой набор исходных данных и условий для запуска программы;

набор ожидаемых результатов работы программы.

Другое название теста -- тестовый вариант. Полную проверку программы гарантирует исчерпывающее тестирование. Оно требует проверить все наборы исходных данных, все варианты их обработки и включает большое количество тестовых вариантов. Увы, но исчерпывающее тестирование во многих случаях остается только мечтой -- срабатывают ресурсные ограничения (прежде всего, ограничения по времени).

Тестирование обеспечивает:

обнаружение ошибок;

демонстрацию соответствия функций программы ее назначению;

демонстрацию реализации требований к характеристикам программы;

отображение надежности как индикатора качества программы.

Имеется два подхода к тестированию:

Структурное тестирование - метод «белого ящика», тестируется логика программы, внутренняя структура программы.

Обычно тестирование «белого ящика» основано на анализе управляющей структуры программы. Программа считается полностью проверенной, если проведено исчерпывающее тестирование маршрутов (путей) ее графа управления.

В этом случае формируются тестовые варианты, в которых:

гарантируется проверка всех независимых маршрутов программы;

проходятся ветви True, False для всех логических решений;

выполняются все циклы (в пределах их границ и диапазонов);

анализируется правильность внутренних структур данных.

Недостатки тестирования «белого ящика»:

количество независимых маршрутов может быть очень велико;

исчерпывающее тестирование маршрутов не гарантирует соответствия программы исходным требованиям к ней;

в программе могут быть пропущены некоторые маршруты;

нельзя обнаружить ошибки, появление которых зависит от обрабатываемых данных.

Достоинства тестирования «белого ящика» связаны с тем, что принцип «белого ящика» позволяет учесть особенности программных ошибок:

количество ошибок минимально в «центре» и максимально на «периферии» программы;

предварительные предположения о вероятности потока управления или данных в программе часто бывают некорректны. В результате типовым может стать маршрут, модель вычислений по которому проработана слабо;

при записи алгоритма ПП в виде текста на языке программирования возможно внесение типовых ошибок трансляции (синтаксических и семантических);

некоторые результаты в программе зависят не от исходных данных, а от внутренних состояний программы.

Каждая из этих причин является аргументом для проведения тестирования по принципу «белого ящика». Тесты «черного ящика» не смогут реагировать на ошибки таких типов.

Функциональное тестирование - метод «черного ящика»- тестируется спецификация, т.е. вход/выход без учета знаний о ее структуре.

Эти тесты демонстрируют:

как выполняются функции программ;

как принимаются исходные данные;

как вырабатываются результаты;

как сохраняется целостность внешней информации.

При тестировании «черного ящика» рассматриваются системные характеристики программ, игнорируется их внутренняя логическая структура. Исчерпывающее тестирование, как правило, невозможно.

В нашей стране различаются два основных вида тестирование: автономное и комплексное тестирование.

Автономное тестирование программного продукта означает последовательное раздельное тестирование различных частей программ, входящих в программный продукт, с поиском и исправлением в них фиксируемых при тестировании ошибок. Она фактически включает отладку каждого программного модуля и отладку сопряжения модулей.

Комплексное тестирование означает тестирование программного продукта в целом с поиском и исправлением фиксируемых при тестировании ошибок во всех документах (включая тексты программ программного продукта), относящихся к программному продукту в целом. К таким документам относятся определение требований к программному продукту, спецификация качества программного продукта, функциональная спецификация программного продукта, описание архитектуры программного продукта и тексты программ.

Целью тестирования является выяснение, в какой мере программа не соответствует предъявленному определению требований к нему.

Тестирование, основанные на сценариях, ориентировано на действия пользователя, а не на действия программной системы. Это означает функцию задач, который выполняет пользователь, а затем применение их в качестве тестовых вариантовБронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев.- М.: Наука, 2001.C.65. . См. приложение С.

Тестирование программы производилось на современных компьютерах с процессорами Intel Celeron, Intel Pentium с оперативной памятью 64Mb. На всех компьютерах программа вела себя одинаково.

Условия выполнения программы: для работы программы необходимы: компьютер на базе процессора Pentium 100 и выше, 8 Mb RAM и больше, 500 Mb HDD и больше, программная оболочка Turbo Pascal 7.0, ОС Windows '95 и выше.

Выполнение программы: для загрузки программы необходимо запустить файл «S2.exe», находящийся в папке с программой, для того чтобы запустить программу на выполнение необходимо нажать сочетание клавиш Ctrl+F9 либо Run. На экране появится матрица спираль, далее необходимо нажать клавишу Enter, появится сведения о программе, Ф.И.О. студента, номер группы, дата разработки. Для завершения работы программы нажать на любую клавишу клавиатуры или щелкнуть по значку «X» в правой части заголовка окна программы.

Заключение

Итак, в ходе выполнения курсовой работы удалось убедиться, что язык Паскаль предоставляет весьма гибкие возможности в отношении используемых структур данных. Как известно, простота алгоритмов, а значит, трудоемкость их разработки и их надежность существенно зависят от того, насколько удачно будут выбраны структуры данных, используемые при решении задачи.

Алгоритмический язык Паскаль создавался для обучения. Поэтому он хорошо продуман с точки зрения эффективности (реализация самого языка) и с точки зрения получаемых в результате трансляции машинных команд.

Большое внимание в Паскале уделено также вопросу повышения надежности программ. Средства языка позволяют осуществлять достаточно полный контроль правильности использования данных различных типов и программных объектов, как на этапе трансляции программы, так и на этапе ее выполнения.

Турбо Паскаль прекрасно подходит для обработки одномерных и двумерных массивов (матриц).

Для описания массива используется словосочетание array of (массив из) и имеет вид:

array [тип индекса] of <тип>

Тип индекса - любой порядковый номер, определяющий границы изменения значений индекса.

Описание массива задается следующим образом:

<имя типа> = array [тип индекса] of <тип данных>;

mas=array [1..m] of integer; {массив из m целых чисел}

digit = array [0 .. 9] of char; {массив десяти символов, имеющих порядковые номера от 0 до 9}

matrix = array [byte] of string; {массив 256 строк, пронумерованных с 0 до 255}

Благодаря этим своим особенностям Паскаль находит все более широкое применение не только в области обучения, но и в практической работе. Из всего вышеперечисленного становится понятным, почему Паскаль вызывает повышенный интерес и почему он все чаще выбирается в качестве базового языка при обучении программированию.

В результате выполнения курсовой работы при помощи языка программирования Турбо Паскаль была разработана программа, которая заполняет квадратную матрицу порядка n натуральными числами 1, 2, 3, … n2, записывая их в нее «по спирали».

В курсовой работе были описаны назначение и область применения программы, технические характеристики, разработка программы, спецификация программы, текст программы, описание программы, тестирование программы.

Глоссарий

№ п/п	Понятие	Определение
	Константа	Величина, не изменяющая свое значение в процессе работы программы.
	Массив	Совокупность данных одного и того же типа.
	Матрица	Это двумерный массив, каждый элемент которого имеет два индекса: номер строки i и номер столбца j
	Модуль	Это автономная программная единица, включающая в себя различные компоненты: константы, переменные, типы, процедуры и функции.
	Оператор цикла for…do	представляющий собой тело цикла, может быть простым или составным.
	Паскаль	Язык со строгой типизацией.
	Переменная	Это величина, которая во время работы программы может менять свое значение.
	Составной оператор	последовательность произвольных операторов программы, заключенная в операторные скобки (BEGIN-END)
	Целый тип (INTEGER)	элементы подмножества целых чисел
	Язык программирования	Система обозначений для точного описания алгоритмов для ЭВМ.

Список использованных источников

1. Алексеев, Е.Р. Турбо Паскаль 7.0 [Текст] / Е.Р. Алексеев, О.В. Чеснокова.- М.: НТ Пресс, 2004.

2. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев.- М.: Наука, 2001.

3. Васильев П.П. Турбо Паскаль-мой друг [Текст] / П.П. Васильев.- М.: Компьютер, ЮНИТИ, 1995.

4. Гусева А.И. Учимся программировать: PASCAL 7.0.Задачи и методы их решения [Текст] / А.И. Гусева. - М.: Диалог МИФИ, 1998.

5. Кнут Д.Э. Искусство программирования. Т.З: Сортировка и поиск [Текст] / Д.Э Кнут.- М.: Вильямс, 2000.

6. Мизрохи С.В. Turbo Pascal и объектно-ориентированное программирование [Текст] / С.В. Мизрохи. - М.: Финансы и статистика, 1992.

7. Немнюгин С.А. Turbo Pascal [Текст] / С.А. Немнюгин.- СПб.: Питер, 2002.

8. Павловская, Т. А. Паскаль. Программирование на языке высокого уровня [Текст] : учебник для вузов / Т. А. Павловская. - СПб.: Питер, 2004.

9. Попов В.Б. Паскаль и Дельфи. Самоучитель [Текст] / В.Б.Попов.- СПб.: Питер, 2004.

10. Фаронов В.В. Turbo Pascal 7.0 Начальный курс [Текст] : учебное пособие / В.В. Фаронов.- М.: КНОРУС, 2005.

Размещено на Allbest.ru