Розробка та програмна реалізація алгоритмів розв’язування задач

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсова робота

З дисципліни “ІНФОМАТИКА”

на тему:

“Розробка та програмна реалізація алгоритмів розв'язування задач”



Завдання

До курсової роботи з дисципліни “Інформатика”

Прізвище, ім'я студента Хорощо Денис, Група ЗІ-21

Тема курсової роботи: Розробка та програмна реалізація Алгоритмів розв'язування задач

Основні етапи виконання роботи:

1.1 Розробка та програмна реалізація лінійного алгоритму: обчислення функції

y=; x=; a= при x=7.1; t=2.

2.1 Розробка та програмна реалізація розгалуженого алгоритму:

Увести довільне значення х та обчислити значення функції:

y=

, .

3.1 Розробка та програмна реалізація циклічного алгоритму: Протабулювати функцію y= на проміжку [60,100] з кроком 4.5 при a= 1.38, b= 1.26.

4.1 Розробка та програмна реалізація алгоритму обробки одновимірного масиву:

Визначити суму елементів в масиві, які більші від квадрату числа a.

5.1 Розробка та програмна реалізація алгоритму обробки двовимірного масиву (матриці) з використанням підпрограм: Поміняти місцями n-й і k-й стовпчики.



Вступ

Мова Pascal - це мова програмування загального призначення. Одна з найбільш відомих мов програмування, широко застосовується в промисловому програмуванні, до цих пір використовується для навчання програмування у вищій школі, є базою для ряду інших мов.

Особливостями мови є сувора типізація та наявність засобів структурного (процедурного) програмування. Паскаль був одним з перших таких мов. На думку Н. Вірта, мова повинна сприяти дисциплінованість програмування, тому, поряд зі строгою типізацією, в Паскалі зведені до мінімуму можливі синтаксичні неоднозначності, а сам синтаксис автор постарався зробити інтуїтивно зрозумілим навіть при першому знайомстві з мовою.

Тим не менш, спочатку мова мала ряд обмежень: неможливість передачі функцій масивів змінної довжини, відсутність нормальних засобів роботи з динамічною пам'яттю, обмежена бібліотека вводу-виводу, відсутність засобів для Чому Паскаль не є моїм улюбленим мовою програмування» (ця стаття вийшла на початку 1980підключення функцій написаних на інших мовах, відсутність коштів роздільної компіляції і т. п. Докладний розбір недоліків мови Паскаль того часу був виконаний Брайаном Керніганом в статті «-х, коли вже існував мова Модула-2, нащадок Паскаля, позбавлений від більшості його пороків, а також більш розвинені діалекти Паскаля). Деякі недоліки Паскаля були виправлені в ISO-стандарті 1982 року, зокрема, в мові з'явилися відкриті масиви, що дали можливість використовувати одні і ті ж процедури для обробки одновимірних масивів різних розмірів.

Необхідно зауважити, що багато недоліків мови не виявляються або навіть стають достоїнствами при навчанні програмуванню. Крім того, порівняно з основною мовою програмування в академічному середовищі 1970-х (яким був Фортран, що володів набагато більш істотними недоліками), Паскаль був значний крок вперед. На початку 1980-х років в СРСР для навчання школярів основам інформатики та обчислювальної техніки академік А. П. Єршов розробив Алгол-паскалеподобний «навчальний алгоритмічний мову».

Найбільш відомою реалізацією Паскаля, що забезпечила широке поширення і розвиток мови, є Turbo Pascal фірми Borland, що виросла потім у об'єктний Паскаль для DOS (починаючи з версії 5.5) і Windows і далі в Delphi, в якій були впроваджені значні розширення мови.

Діалекти Паскаля, що застосовуються в Turbo Pascal для DOS і Delphi для Windows, стали популярні з-за відсутності інших успішних комерційних реалізацій.



1. Теоретична частина

1.1 Історія та причини успіху мови Pascal

Мова програмування Pascal створений в 1973 році швейцарський учений

Ніколасом Віртом і був названий на честь видатного французького фізика, математика і філософа Блеза Паскаля (1623-1662), який був автором першого в світі обчислювальної (підсумовується) машини (1641). Мова спочатку створювався з метою навчання програмуванню взагалі.

За словами автора мови «... розробка мови Паскаль базувалася на двох принципових концепціях. Перша полягала в тому, щоб винайти мову, пристосований до навчання програмуванню як систематичній дисципліні, що базується на деяких фундаментальних положеннях, ясно і природно відображених у мові. Друга передбачала розробку конкретних уявлень цієї мови, які були б надійні і ефективні на сучасних ЕОМ. » На думку Вірта,« мова, на якому студент вчиться висловлювати свої ідеї, істотно впливає на його спосіб мислення і винахідливість ... безлад, супутній існуючим мовам, безпосередньо впливає на стиль програмування студентів. » Зараз з упевненістю можна говорити про те, що Вірт досяг поставленої перед собою мети. Мова Паскаль є не тільки найкращим мовою навчання програмуванню, дає можливість здійснити просту реалізацію його на сучасних ПЕОМ, використовувати її як мову системного програмування, але і є базою для створення більш потужних мов.

Існує ряд об'єктивних причин, які обумовили видатний успіх мови Pascal. Серед них у першу чергу потрібно вказати такі:

§ Мова в природній і елегантній формі відбила найважливіші сучасні концепції технології розробки програм.

§ Завдяки своїй компактності, концептуальній цілісності й ортогональності понять, а також вдалому оригінальному опису, запропонованому автором мови, Pascal виявився дуже легким для вивчення й освоєння.

§ Незважаючи на відносну простоту мови, вона виявилась придатною для дуже широкого спектру стосунків, у тому числі для розробки дуже великих і складних програм, наприклад, операційних систем.

§ Pascal дуже технологічний для реалізації практично усіх, у тому числі і нетрадиційних, машинних архітектур. Стверджується, що розробка Pascal-транслятора «майже» не перевищує за трудомісткістю гарної дипломної роботи випускника ВНЗу.

§ Мова Pascal стандартизована в багатьох країнах, а у 1983 році було прийнято міжнародний стандарт (ISO 7185:1983).

1.2 Алгоритм та його властивості

1.Поняття алгоритму. Термін алгоритм виник задовго до появи комп'ютерів, і походить від імені давнього філософа й математика з Хоризму, що жив у ІХ ст. - Аль-Хорезмі. Саме він у своїх трактатах описував правила (алгоритми) додавання, віднімання, множення та ділення багатозначних чисел, якими ми користуємося сьогодні. Поняттю алгоритм не прийнято давати означення, його пояснюють.

Алгоритм - це скінченна послідовності команд, які потрібно виконати над вхідними даними для отримання результату.

Програма - це алгоритм, записаний на будь-якій мові програмування.

Команда - це опис дій які повинен виконати комп'ютер.

2.Виконавці алгоритмів. Будь-який вид діяльності людини - це послідовність процесів прийняття рішень, виконання дій, аналізу результатів. Вчинки людей підпорядковані досягненню конкретної мети. Люди часто не замислюються над тим, що їхні дії є прикладами виконання алгоритмів. Обдумуючи плани на день , ми складаємо алгоритми розв'язування побутових задач чи задач, пов'язаних з професійною діяльністю.

Алгоритм дій - ось головний елемент, без якого неможлива успішна робота не лише користувача комп'ютера, а й менеджера фірми, депутата парламенту, президента компанії чи країни. Отже Людина є творцями і виконавцями алгоритмів.

3.Способи опису алгоритмів. Є такі способи опису алгоритмів: 1) словесний; 2)формульний; 3) графічний; 4) алгоритмічною мовою.

4.Властивості алгоритмів. Розглянемо такі властивості алгоритмів: визначеність, скінченність, результативність, правильність, формальність, масовість.

Визначеність алгоритму. Алгоритм визначений, якщо він складається з допустимих команд виконавця, які можна виконувати для деяких вхідних даних.

Скінченність алгоритму. Алгоритм повинен бути скінченним (послідовність команд, які потрібно виконати, мусить бути скінченною). Кожна команда починає вконуватися після закінчення виконання попередньої.

Результативність алгоритму. Алгоритм результативний, якщо він дає результати (які можуть виявитися і неправильними).

Правильність алгоритму. Алгоритм правильний якщо його виконання забезпечує досягнення мети.

Формальність алгоритму. Алгоритм формальний, якщо його можуть виконувати не один, а декілька виконавців з однаковими результатами.

Масовість алгоритму. Алгоритм масовий, якщо він придатний для розв'язування не однієї задачі, а задач певного класу.

1.3 Алгоритмічні конструкції

1. Прості команди та прості алгоритми. Простими є такі команди: виконати, вставити іти, вийти тощо. Якщо алгоритм складається лише з послідовності простих команд, то його називають простим, або лінійним.

2. Алгоритми з розгалуженням. Якщо в алгоритмі окрім простих команд, є команда, яка містить якусь умову, то такий алгоритм називається розгалуженим, або алгоритм з розгалуженням. Умову в інформатиці називають логічним виразом.

Команду розгалуження утворюють за допомогою логічного виразу та трьох службових слів: якщо, то, інакше.

3. Циклічні алгоритми. Циклом називають процес повторення дій. Циклічні алгоритми забезпечують повторне виконання деяких команд скінченну кількість разів. Для організації застосовують команду циклу.

1.4 Головні і допоміжні алгоритми

1.Головний алгоритм. Головним називають алгоритм, виконання якого веде до досягнення основної мети.

2. Допоміжні алгоритми. Допоміжний алгоритм призначений для досягнення проміжної мети.

3. Проектування великих алгоритмів. Великі алгоритми проектують так. Спочатку аналізують умови задачі. Складають загальний план її розв'язування. Якщо задача складна, то її розбирають на декілька простіших під задач. Проектують модульну структуру алгоритму: описують призначення головного та допоміжного алгоритмів, дають їм назви. Потім деталізують необхідні допоміжні алгоритми для розв'язування під задач. Маючи допоміжні алгоритми, записують головний алгоритм, який складається з команд викликів подібно до того, як будинки будують з готових блоків, а машини збирають з окремих деталей.



1.5 Вступ до мови Паскаль

Призначення алгоритмічних мов і мови Паскаль. Алгоритмічна мова призначена для формування алгоритмів розв'язування задач. Алгоритмічні мови, для яких є транслятори, називаються мовами програмування, а записані нами алгоритми - програмами. Транслятор - це програма-посередник, яка перекладає програму користувача в коди, які може виконати комп'ютер.

Є декілька десятків мов програмування: Фортран, Кобол, SQL, Бейсик, Паскаль, Сі, Пролог, Модула, Ада та ін.

Поняття про алфавіт, службові слова та імена об'єктів.

Алфавіт містить майже всі ( за деякими винятками) символи, що є на клавіатурі.

Службові слова призначені для написання команд. Їх є невелика кількість.

Основні службові слова мови Паскаль:

and- і goto- перейти до

array- масив if- якщо

begin- початокlable- позначка

case- вибірmod- остача

const- сталіnot- не

div- ділення без остачіof- з

do- виконання or- або

downto- униз до packed- стиснутий

else- інакшеprocedure- процедура

end- кінецьprogram- програма

file- файл record- запис

for - дляrepeat- повторити

function - функціяthen- то

Імена користувача. Складаючи програму, користувач описує різні об'єкти і надає імена на свій розсуд. Тут простежується аналогія з математикою та фізикою, де різні величини позначаються різними буквами, наприклад: a,b,c - довжина сторін трикутника. Придумуючи імена треба дотримуватись правил

Правила утворення імен користувача:

· ім'я можна скласти лише з латинських літер, цифр та символу «_» (риска знизу);

· цифра не може бути першим символом в імені;

· пропуски в іменах не допускаються;

· два різних об'єкти не можна позначати одним іменем.

Стандартні імена. Їх є декілька груп:

· назви стандартних типів даних: integer (цілий), real(дійсний), boolean(логічний),char(символьний),text(текстовий файл) тощо;

· назви стандартних сталих: false(хибність), true(істинність), maxint(максимальне ціле число), pi(число ) тощо;

· назва стандартних функцій:ads(x) - модуль числа х, arctan(x), cos(x), exp(x), ln(x), sin(x), sqr(x)- піднесення числа х до квадрату, sqrt(x) - квадратний корінь з хж

· назви команд для введення і виведення даних: read, readln, write, writeln тощо.

1.6 Поняття змінної. Типи даних

Поняття змінної. Центральним поняттям у програмуванні є поняття змінної. Змінні призначені для зберігання конкретних значень в оперативній пам'яті під час виконання програми.

Змінна може набувати різних значень. Фізичний зміст змінної: змінна - це ділянка оперативної пам'яті, куди комп'ютер записує або звідки читає дане. Зміна характеризується іменем, значенням і обсягом у байтах. Значення змінній надають командою присвоєння чи командою введення значень. Кількість потрібних змінних ті їхні імена визначає користувач під час складання алгоритму розв'язування задачі.

Оголошення змінних. Розв'язуючи задачу, користувач має проаналізувати, скільки змінних треба використати і до якого типу їх віднести. Змінні потрібно оголосити на початку програми у розділі оголошення змінних var. Під час оголошення змінних у пам'яті комп'ютера резервується потрібна кількість комірок для зберігання даних під час роботи програми.

Типи змінних:

Integer - цілі

Real - дійсні

Char - один символ

String - рядок

Boolean - логічні

1.7 Діалогові алгоритми

Уведення даних. Надати значення змінним можна за допомогою команди присвоєння. Такий спосіб найпростіший, однак не найкращий, оскільки програми від цього стають не універсальними (масовими). Ось чому в усіх алгоритмічних мовах використовують принцип уведення даних у пам'ять за допомогою команди введення даних read. Команда призупиняє програму для введення значення змінних. Значення набираються на клавіатурі через пропуск, якщо їх декілька. Після цього натискають на клавішу вводу - змінні зі списку отримують відповідні значення, а програма виконуватиметься далі.

Виведення даних. Команда виведення “write” призначена для виведення значень на екран. Виводити на екран можна сталі, змінні, вирази, текстові дані записані у лапка. Команда обчислює вирази і їх значення виводяться на екран без пропусків ( що може призвести до злиття даних на екрані).

Імітація діалогів. Коментарів. Діалоговий (інша назва - інтерактивний) алгоритм імітує діалог між користувачем і комп'ютером. Відповідна програма складається в основному з команд writeln та readln. Діалог можна використовувати під час введення даних з метою отримати на екрані підказку про те, що сама треба ввести, наприклад, так:

Write(` Введіть значення радіуса R');

Readln(R);

Екран матиме такий вигляд: Введіть значення радіуса R: 5

Повідомлення « Введіть значення радіуса R:» виводить комп'ютер, а число 5 чи інше користувач набирає і натискає на клавішу вводу.

Коментарі використовуються для пояснення роботи програм, команд чи дій користувача. Їх записують у фігурних душках. Вони не впливають на хід виконання програми.

1.8 Арифметичні вирази

Арифметичні вирази. Є три основних типи виразів: арифметичні, логічні та текстові. У математиці та фізиці послідовність виконання дій х числовими даними визначаютьсь формули, наприклад h=gt²/2, s=ut. Вираз gt²/2 є складовою арифметичного виразу. Арифметичний вираз описує правило обчислення значення деякої величини.

Функції. Вирази можуть містити математичні функції:

sin x cos x tg x arctg x |x| ln x ex x2	sin(x) cos(x) sin(x)/cos(x) arctan(x) abs(x) sqrt(x) ln(x) exp(x) sqr(x)

Аргумент функції записують у круглих дужках. Аргументом може бути ціле або дійсне число, змінна або інший вираз. Результат цілого типу для цілого аргумента дають лише функції sqr , ads, randome, в інших випадках результатом є дійсне значення. Наприклад, функція random(100) дає ціле випадкове (заздалегідь непрогнозоване) число з проміжку [0;99].

Привила утворення та обчислення виразів. Їх є декілька:

1. Правило пріоритетів операцій. Спочатку виконуються операції вищого пріоритету. Операції однакового пріоритету виконуються послідовно зліва направо. Отже, значення арифметичного виразу обчислюються так, як це прийнято в математиці:

· спочатку цього обчислення всі функції;

· після цього виконуються операції множення та ділення, цілочислового div і визначення остачі mod;

· виконується операції додавання та віднімання.

2.Привило дужок. Для значення потрібно порядку виконання операцій призначені круглі дужки. Спершу виконуються дії в дужках(спочатку - у внутрішніх, потім - у зовнішніх). Кожній відкритій дужці має відповідати закрита.

3.Правило лінійного запису. Чисельники і знаменники дробів, індекси записують в одну лінію.

1.9 Типи алгоритмів

Лінійні(прості) алгоритми - Це такі алгоритми, в яких дії виконуються послідовно, одна за одною. Кожна дія лінійного алгоритму обов'язково виконується, і виконується тільки один раз.

Розгалужені алгоритми - це алгоритми , в яких треба не просто виконати все всі підряд задані дії, а приймати рішення, які саме дії виконувати. Отже, алгоритм, в якому та чи інша серія команд реалізується в залежності від виконання заданої умови, називається алгоритмом з розгалуженням. Для реалізації таких алгоритмів на мові Паскаль використовують командою : “ if (умова) then (дія)”.

Також розгалуження поділять на повне та неповне. Неповне розгалуження відрізняється лише тим, що дія після then буде виконуватись лише тоді, коли логічний вираз істинний, а якщо ж він хибний, то ця команда не буде виконуватись. Коли ж в випадку повного розгалуження якщо логічний вираз був би хибний, то почалася би виконуватись інша дія .

Циклічні алгоритми - це такі алгоритми , котрі передбачають неодноразове (але скінченне) виконання певної дії (або кількох дій). Дії, які мають повторюватись, називаються тілом циклу. Умова, яка визначає кількість повторень циклу, називається умовою циклу. Зазначена команда/команди виконується доки наведений логічний вираз справджується. Кількість кроків циклу при цьому залежить від виконання або не виконання деякої умови, яка перевіряється на кожному кроці циклу.

Циклічні алгоритми поділять на цикли з передумовою та цикл с післяумовою.

Цикл з передумовою - коли ми спочатку перевіряємо умову, а потім виконуємо деяку послідовність дій.

Цикл с післяумовою - спочатку ми виконуємо хоч один раз необхідну послідовність дій, а потім перевіряємо, чи не досягли ми бажаного результату.

Масив - це група однотипних елементів, які мають спільне ім'я і розміщені в пам'яті поряд.

Особливості : 1)всі елементи мають один тип, 2) весь масив одне ім'я , 3) всі елементи розміщені в пам'яті поряд.

Масив оголошують : « var A:array[1..5] of integer;»

Де «А» це ім'я масиву, «1» - початковий індекс, «5» - кінцевий індекс, «integer» - тип елементів.



Задача № 1

2.1 Блок-схема алгоритму розв'язування завдання № 1

Размещено на http://www.allbest.ru/



2.2 Програмна реалізація алгоритму № 1

program zadacha1;

var t,b,a,x,y:real;

begin

b:=7.1; t:=2;

a:=sqrt(b+t*t);

x:=cos(b)*cos(b)+sin(a)*sin(a);

y:=x*x+(exp(abs(x)*1/3));

writeln ('y=',y);

end.

2.3 Результат роботи програми № 1



Задача № 2

pascal алгоритм програмний матриця

3.1 Блок-схема алгоритму розв'язування завдання № 2

Размещено на http://www.allbest.ru/



3.2 Програмна реалізація алгоритму № 2

program zadacha2;

var x,a,b,c,d:integer; f,w,y:real;

begin

writeln(' Введіть x, a, b, c, d ');

readln(x,a,b,c,d);

w:=c*exp(ln(x*x+d*exp(3))*1/5);

f:=sin(x+a)/cos(x+a)-ln(abs(b+7))/ln(abs(24));

if (abs(x)<10) then

y:=9.2*cos(sqr(f))-abs(sin(f)/1.1)

else y:=12.4*sin(abs(w/2.1))-8.3*cos(1.2*w);

write('y=',y);

end.

3.3 Результат роботи програми № 2

У випадку коли |x| менше 10

У випадку коли |x| більше 10



Задача № 3

4.1 Блок-схема алгоритму розв'язування завдання № 3

Размещено на http://www.allbest.ru/



4.2 Програмна реалізація алгоритму № 3 ( метод № 1)

Program khkz3_1;

var y,a,b,x:real;

begin

x:=60;

a:=1.38;

b:=1.26;

while (x<=100) do begin

y:=(a*sqr(ln(x)))/(b+sqrt(x));

x:=x+4.5;

writeln('y=',y) end;

end.

4.3 Програмна реалізація алгоритму № 3 ( метод № 2)

Program khkz3_2;

var y,a,b,x:real;

begin

x:=60;

a:=1.38;

b:=1.26;

repeat

y:=(a*sqr(ln(x)))/(b+sqrt(x));

x:=x+4.5; writeln('y=',y);

until x>100 end.



4.4 Програмна реалізація алгоритму № 3 (метод № 3)

Program khkz3_3;

var y,a,b,x:real; n:integer;

begin

x:=60;

a:=1.38;

b:=1.26;

for n:=1 to 9 do begin

y:=(a*sqr(ln(x)))/(b+sqrt(x));

x:=n*4.5+60;

writeln('y=',y) end;

end.

4.5 Результат роботи програми № 3

У всіх трьох методах вийшла однакова відповідь



Задача № 4

5.1 Блок-схема алгоритму розв'язування завдання №4

Размещено на http://www.allbest.ru/



5.2 Програмна реалізація алгоритму № 4

program Khkz4;

var x:array[1..7] of integer; a,n:integer; s:real;

begin

s:=0; writeln(' Введіть ціле число А '); readln(a);

for n:=1 to 7 do begin

writeln (' Введіть масив x[',n,']');

readln (x[n]);

if x[n]>a*a then begin

s:=s+x[n] end; end;

writeln (' Масив x: ');

for n:=1 to 7 do writeln('x[',n,']=',x[n]);

writeln (' Сума =',s) end.

5.3 Результат роботи програми № 4



Задача № 5

6.1 Блок-схема алгоритму розв'язування завдання № 5



6.2 Програмна реалізація алгоритму № 5

program khz5;

var a:array[1..4,1..4] of real; k,m,n,i,j:integer; q:real;

begin

n:=24; m:=1; k:=m+n;

for i:=1 to 4 do

for j:=1 to 4 do

a[i,j]:=(k/2-i+0.3)*(j-k+5*n)*sin(j);

writeln('Масив до зміни');

for i:=1 to 4 do begin

for j:=1 to 4 do

write(' a[',i,',',j,']=',a[i,j]:17);writeln

end;

writeln(' Масив після зміни ( 1й та 3й стовпчики поміняні місцями) :');

for i:=1 to 4 do begin

q:=a[i,1];

a[i,1]:=a[i,3];

a[i,3]:=q;

for j:=1 to 4 do

write(' a[',i,',',j,']=',a[i,j]:17);writeln

end;

end.



6.3 Результати роботи програми № 5



Висновки

Мова програмування Паскаль є зручною для використання та програмної реалізації алгоритмів. Це мова яка є основою для подальшого вивчення та представлення роботи програмної продукції сучасності. Вона є одна з найбільш відомих мов програмування та широко застосовується в промисловості.

Завдання курсової роботи допомогло мені практично закріпити та розширити знання та навички з інформатики. Виконуючи завдання я навчився самостійно працювати з літературою, розробляти та використовувати різні методи для виконання поставлених задач, створювати схеми та алгоритми розв'язування задач, реалізовувати їх мовою програмування Паскаль, підлагоджувати та виконувати програми використовуючи відповідні інструментальні ресурси програмування та операційних систем.



Література

1. Глинський Я.М., Анохін В.Є , Ряжська В.А. Паскаль Львів, Деол, 2007 с.

2. Глинський Я.М. Практикум з інформатики. Навчальний посібник. Львів «Деол» - 2002 р.

3. Семотюк В. Програмування в середовищі Турбо Паскаль - Львів: БаК, 2010. - 248 с.

4. Глинський Я.М. Інформатика алгоритмізація і програмування. Мова Паскаль. 2009 - 139 - 150 с.

Размещено на Allbest.ru

...