- •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
Какой процесс называется итеративным?
Каким образом реализуются итеративные процессы?
Какой алгоритм называется рекурсивным?
Какая функция называется прямо рекурсивной? Косвенно рекурсивной?
Что такое стек? В какой последовательности происходит заполнение стека и выбор элементов из стека?
Что должно обязательно присутствовать в теле рекурсивно описанной функции?
Перечислите различия между итерацией и рекурсией.
Что произойдет, если рекурсивный алгоритм будет вызывать сам себя «бесконечное» число раз?
Как предотвратить бесконечное выполнение рекурсивного алгоритма?
Верно ли, что решение задачи, реализуемое рекурсивным алгоритмом, можно выразить, используя итерацию?
Пример выполнения лабораторной работы
Задание. Для заданных границ интегрирования a и b вычислите значение определенного интеграла следующего вида:
Решение
1. Математическая модель
Аргументы: границы интегрирования a, b целого типа;
степень n1 целого типа.
Результаты: разность int_b - int_a вещественного типа.
Промежуточные величины: значение интеграла для нижней границы интегрирования int_a; значение интеграла для верхней границы интегрирования int_b (вещественного типа).
2. Алгоритм
3. Программа
// вычисление значения определенного интеграла
#include <iostream>
#include <conio.h>
#include <math.h>
using namespace std;
double Integrate(int n, double x);
int main()
{
double b, a;
int n1;
cout<<"Введите а и b, где b больше a : ";
cin>>a>>b;
cout<<endl;
cout<<"Введите степень n : ";
cin>>n1;
cout<<endl;
double int_a, int_b;
int_a = Integrate(n1, a);
int_b = Integrate(n1, b);
cout<<"Значение определённого интеграла при а = "<<a<<" и b = "<<b<<" равно "<<int_b-int_a;
_getch();
return 0;
}
double Integrate(int n, double x)
{
double a = 2.0; // значение константы а выбирается произвольно
if(n == 1) return (exp(a*x)/(a*a)*(a*x-1));
if(n > 1) return (pow(x, n)*exp(a*x)/a-(n/a)*Integrate(n-1, x, a));
}
4. Результат работы программы
Введите a и b, где b больше a: 2 4
Введите степень n: 3
Значение определенного интеграла при a = 2 и b = 4 равно 67328,1534
7. Одномерные массивы
7.1. Понятие структурированного типа данных
Синонимами названия «базовый тип» являются названия «стандартные», «предопределенные». Реализация этих типов заложена в стандарте языка, и программист не вправе изменить предопределенное. Производным типом (определяемым программистом) является такой тип, который должен быть описан пользователем перед употреблением. К производным типам можно отнести массивы, перечисления, функции, структуры, ссылки, объединения и классы. Полезно помнить, что тип данного определяет его размещение в памяти и набор операций.
Структурированный тип представляет собой набор элементов - данных, объединенных программистом в единый блок в соответствии с особенностями решаемой задачи. Данные, входящие в блок, могут быть однотипными или разнотипными, весь блок данных имеет общее имя. Каждый элемент отличается от других либо порядковым номером (индексом) - в массиве, либо своим именем и, возможно, типом - в структуре.
Любой из структурированных типов данных характеризуется множественностью образующих этот тип элементов. Переменная или константа структурированного типа всегда имеет несколько компонент. Каждая из этих компонент, в свою очередь, может принадлежать структурированному типу, что позволяет говорить о возможной вложенности типов.
В С++ можно выделить следующие структурированные типы: массивы, структуры, объединения, классы, файлы.
