- •Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
- •Программирование
- •Часть I
- •Предисловие
- •1. Основные понятия алгоритмизации и программирования
- •1.1. Этапы решения задач на эвм
- •1. Постановка задачи:
- •2. Формализация (анализ и исследование задачи, модели, представление ее в виде уравнений, соотношений, ограничений и т.П.):
- •Понятие моделирования
- •Отладка программы
- •Тест и тестирование программы
- •1.2. Основы алгоритмизации
- •Свойства алгоритма
- •Критерии качества алгоритма
- •Способы описания алгоритмов
- •Структурограмма
- •Синтаксическая диаграмма (формулы Бэкуса-Наура)
- •Базовые алгоритмические конструкции
- •Примеры команды если
- •1.3. Теоретические основы программирования
- •Арифметические выражения
- •Арифметические выражения записываются по следующим правилам:
- •Лабораторная работа № 1 Запись арифметических выражений
- •Задание I
- •Задание II
- •Контрольные вопросы
- •2. Программирование алгоритмов линейной структуры
- •2.2. Основные понятия языка
- •2.3. Данные и способы их организации
- •Порядок объявления и инициализации переменных
- •2.4. Стандартные простые типы данных
- •2.5. Структура программы
- •2.6. Операторы
- •Оператор «выражение»
- •2.7. Организация ввода/вывода данных
- •Лабораторная работа № 2 Программирование алгоритмов линейной структуры
- •Задание I
- •Задание II
- •Задание III
- •Задания для самостоятельной работы
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •Математическая модель
- •Алгоритм (блок - схема)
- •3. Программа
- •4. Результат работы программы
- •Решение
- •Математическая модель
- •4. Результат работы программы:
- •3. Операторы ветвления
- •3.1. Простые и составные условия
- •Операция &&
- •Операция ||
- •Операция !
- •3.2. Составной оператор
- •3.3. Условная операция (?:)
- •3.4. Условный оператор if
- •If (условие) оператор 1; else оператор 2;
- •If (условие) оператор;
- •3.5. Оператор switch
- •3.6. Оператор перехода goto
- •Лабораторная работа № 3 Программирование алгоритмов разветвляющейся структуры
- •Задание I
- •Задание II
- •Задания для самостоятельной работы
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •4. Результат работы программы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •4. Результат работы программы
- •4. Циклы
- •4.1. Оператор цикла с параметром (for)
- •4.2. Оператор цикла с предусловием (while)
- •4.3. Оператор цикла с постусловием (do while)
- •Отличие оператора цикла while от оператора цикла do..While
- •4.4. Вложенные циклы
- •Математическая модель
- •Лабораторная работа № 4 Программирование алгоритмов циклической структуры
- •Задание I
- •Задание II
- •Задание III
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •4. Результат работы программы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •4. Результат работы программы
- •5. Подпрограммы
- •5.1. Понятие подпрограммы
- •5.2. Формальные и фактические параметры
- •5.3. Локальные и глобальные переменные
- •5.4. Функции
- •Задание I
- •Задание II
- •Лабораторная работа №5 Использование функций для решения прикладных задач
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •3. Программа 4. Результат работы программы:
- •6. Итерация и рекурсия
- •6.1. Понятие итеративного процесса
- •6.2. Понятие рекурсии
- •Лабораторная работа №6 Программирование рекурсивных алгоритмов
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •1. Математическая модель
- •2. Алгоритм
- •3. Программа
- •4. Результат работы программы
- •7. Одномерные массивы
- •7.1. Понятие структурированного типа данных
- •7.2. Понятие и описание типа массив
- •7.3. Одномерные массивы
- •7.4. Основные действия над элементами массивов
- •1. Инициализация массива: присвоение каждому элементу начального значения:
- •2. Вывод массива на экран:
- •3. Обработка массива
- •Лабораторная работа №7 Использование числовых одномерных массивов
- •Задание I
- •Задание II
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения задания II лабораторной работы
- •Решение
- •Математическая модель
- •4. Результат работы программы:
- •8. Двумерные массивы
- •Лабораторная работа №8 Двумерные массивы
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Решение
- •Математическая модель
- •9. Алгоритмы решения задач внутренней сортировки и алгоритмы поиска информации
- •9.1. Сложность алгоритмов
- •9.2. Постановка задачи поиска
- •9.3. Последовательный (линейный) поиск
- •9.4. Бинарный поиск
- •9.5. Постановка задачи сортировки данных
- •9.6. Прямые и быстрые методы внутренней сортировки
- •9.7. Сортировка вставками
- •9.8. Сортировка с помощью прямого выбора
- •9.9. Сортировка с помощью прямого обмена
- •Лабораторная работа № 9 Задачи сортировки и поиска
- •Контрольные вопросы
- •10. Указатели и массивы
- •10.1. Указатели
- •10.2. Взаимосвязь между массивами и указателями
- •10.3. Порядок объявления динамических массивов
- •10.4. Передача массивов в качестве параметров функции
- •Лабораторная работа №10 Применение массивов и указателей для решения прикладных задач
- •Задание I
- •Задание II
- •Задание III
- •11. Особенности работы с функциями
- •11.1. Способы передачи параметров в функцию
- •11.2. Передача имен функций в качестве параметров
- •11.3. Перегрузка функций
- •Лабораторная работа № 11 Исследование способов работы с функциями
- •Задание I
- •Задание II
- •12. Строки как массив элементов типа char
- •Лабораторная работа № 12
- •Задание I
- •Изучение способов формирования строк в языке Си
- •Применение функций работы со строками для обработки символьных массивов
- •Задание II
- •13. Строки как специальный класс string
- •Лабораторная работа № 13 Исследование способов работы с функциями
- •Задание I
- •Задания для самостоятельной работы
- •Контрольные вопросы
- •Форма отчета
- •14. Структуры
- •14.1. Изучение порядка объявления и инициализации структур
- •14.2. Программирование с использованием структур
- •14.3. Использование функций для работы с производными типами данных
- •Лабораторная работа № 14 Применение структур для решения прикладных задач
- •Задание I
- •15. Файлы
- •15.1. Подход с использованием возможностей языка Си
- •Ifstream идентификатор_потока(имя_файла,ключи_потока);
- •Лабораторная работа № 15 Исследование методов доступа к файлам данных
- •Задание I
- •1. Работа с неструктурированными данными
- •2. Работа со структурированными данными
- •Пример выполнения лабораторной работы
- •Литература
- •Приложение 1 Порядок выполнения лабораторных работ
- •Приложение 2 Базовые функции
Контрольные вопросы
Какие базовые алгоритмические конструкции можно реализовать средствами языка С++?
Что называется циклом?
Что такое заголовок цикла?
Что такое тело цикла?
Что такое параметр цикла?
Что такое итерация?
Что такое зацикливание?
Какие типы циклов существуют?
Какие инструкции используются для реализации циклов на С++?
Какая инструкция используется для реализации цикла с параметром?
Можно ли использовать в теле цикла переменную, являющуюся параметром цикла?
Какая инструкция используется для реализации цикла с предусловием?
От чего зависит количество повторений тела цикла с предусловием?
Какая инструкция используется для реализации цикла с постусловием?
Какие из конструкций повторения могут привести к зацикливанию?
Как работает цикл со счетчиком?
В каком случае в теле цикла используются операторные скобки?
Каковы отличия между циклами с пред- и с постусловием?
Пример выполнения лабораторной работы
Задание I. Составить программу табулирования функции
на отрезке [-4, 4]
с шагом 0.2.
Решение
1. Математическая модель
Прежде всего
определим число повторений тела цикла:
.
Аргументы: переменная x вещественного типа.
Результаты: значение заданной функции y (вещественного типа).
Промежуточные величины: счетчик i целого типа.
2. Алгоритм |
3. Программа |
|
#include <iostream> #include <conio.h> #include <math.h>
using namespace std;
int main() { double x = -4, y;
for(int i=1;i<=41;i++) { y = exp(x)*(2.42*pow(x, 2.0)- 6.47*x+1.03)/(x-5.8); cout<<" x = "<<x<<" y = "<<y<<endl; x+=0.2; }
_getch(); return 0; }
|
4. Результат работы программы
…
x = -3.6 y = -0.161865
x = -3.4 y = -0.185016
x = -3.2 y = -0.210672
…
x = -2.2 y = -0.373639
…
Задание II. Для x = 0.47 найти сумму ряда
с точностью до
члена ряда, меньшего (по абсолютной
величине) eps
= 0.0001, используя оператор цикла с
предусловием. Сравнить полученную
сумму со значением функции для контроля
.
Решение
1. Математическая модель
Обозначим через p1 последовательные произведения нечетных чисел. Через р2 – последовательные произведения четных чисел. Поскольку в C++, есть стандартная функция для вычисления arcsin х, воспользуемся соотношением:
у = asin(x)
Аргументы: x – переменная вещественного типа, -1 < x < 1.
Результаты: summa – сумма членов ряда вещественного типа;
y – значение контрольной функции вещественного типа.
Промежуточные величины:
eps – константа, с которой сравнивается абсолютная величина текущего члена ряда: члены ряда представляют собой убывающую последовательность, поэтому согласно условию вычисление суммы членов ряда будет продолжаться до тех пор пока абсолютное значение текущего члена ряда не окажется меньше eps;
p1 – последовательные произведения нечетных чисел, вещественного типа;
р2 – последовательные произведения четных чисел, вещественного типа;
p – частное, получаемое при делении p1 на p2, вещественного типа;
n – номер члена ряда, целого типа;
u – текущий член
ряда, вычисляемый по формуле
,
вещественного
типа;
Замечание. Чтобы записать программу, используя цикл с постусловием, достаточно в приведенной ниже программе конструкцию while (abs(u) >= eps) {тело цикла} заменить на do {тело цикла} while (abs(u) >= eps);
2. Алгоритм |
3. Программа |
|
// вычисление суммы членов ряда #include <iostream> #include <conio.h> #include <math.h>
using namespace std;
int main() {// описание и инициализация заданной точности double eps = 0.0001; // описание переменных, ввод х, начальные // установки double x, u, p1, p2, p; cout<<"Введите значение x: "; cin>>x; int n = 1; double summa = 0; u = x; p1 = 1; p2 = 2; // организация вычисления суммы членов ряда while(abs(u) > eps) { summa += u; p = p1/p2; u = p*pow(x, 2*n+1)/(2*n+1); n++; p1 = p1*(2*n-1); p2 = p2*2*n; } // вычисление значения контрольной функции double y = asin(x); // вывод результатов cout<<" Сумма данного ряда при x = "<<x<<", c точностью 0.0001, S = "<< summa<<endl; cout<<" Значение контрольной функции, у = "<<y;
_getch(); return 0; } |
