Методические указания к лабораторным работам по курсу «Программирование на языках высокого уровня»
Скачать 321.08 Kb.
|
Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики Методические указания к лабораторным работам по курсу «Программирование на языках высокого уровня» Язык программирования С Новосибирск 1 часть Лабораторная работа №1 Работа в интегрированной среде С. Программы линейной и развлетвленной структуры структуры1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: приобретение практических навыков работы в интегрированной среде C, изучение структуры программы на языке С. 2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ Чаще всего линейные алгоритмы используются для программирования вычислений по формулам. В этом случае удобно использовать набор стандартных функций Си, содержащихся в заголовочном файле math.h : Sin (x) - sin x; cos (x) – cos x ; tan(x) - tg х ; log (x) - ln x; log10(x) – lg x; exp(x) - показательная функция ex ; sqrt (x)- корень квадратный от х; роw(x, y) – x в степени y; abs(x)- модуль x.; acos(x) – arccos x; asin(x) – arcsin x; atan(x)- arctg x; sinh(x)- sh x; cosh (x) – ch x; tanh(x)-th x. Для тригонометрических функций аргумент х измеряется в радианах и имеет тип double, как и значения функций. Пример программы линейной структуры Вычислить площадь и стороны прямоугольного треугольника, если известны гипотенуза c и угол x. Для вычислений воспользуемся формулами : a=csin x; b=ccos x; S=ab  ;Программа вычислений имеет вид: //lab1_prim.c вычисление высот и площади треугольника #include #include main() //главная функция { float a,b,c,x, S; //описание переменных вещественного типа printf (“\n Введите гипотенузу и угол треугольника ”); scanf (“%f%f “,&c,&x); // ввод значений вещественного типа a=c*sin(x); b=c*cos(x); S=a*b; printf (“\n Результаты: a=%7.2f b=%7.2f S=%7.2f “,a, b, S); return 0; } Комментарий в программе не влияет на компиляцию программы, а служит для разъяснения действий основных блоков текста и программы в целом. Однострочный комментарий действует от двух символов // до конца строки. Многострочный комментарий заключается в пары символов /* и */. Вторая строка программы #include Программа на языке Си состоит из ряда функций, из которых функция main (главная) является обязательной и служит точкой входа в программу. В круглые скобки заключаются параметры функции, причем наличие круглых скобок обязательно, если даже список параметров пуст. В фигурные скобки заключаются составной оператор (несколько операторов). Для придания тексту программы наглядности открывающая и соответствующая ей закрывающая фигурные скобки печатаются на одном уровне, а заключенный между ними текст, сдвигается на 1-2 символа вправо, вложенный блок также сдвигается вправо и т.д. Образуется иерархия вложенных блоков, придающая программе на Си характерный вид. В программе описаны переменные a, b, c, х, S вещественного типа (float). В отличие от других языков в Си учитывается регистр при определении имени переменной, т.е. s и S – разные переменные. Функции printf и scanf содержатся в заголовочном файле stdio.h и служат для вывода на экран и ввода с клавиатуры соответственно. Управляющие символы \n в функции printf служат для перевода на новую строку. Символ & в функции scanf указывает на адрес вводимой переменной. Ввод и вывод переменных вещественного типа производится в формате f. Признаком форматного вывода в функции printf является %. При выводе между знаком процента и форматной переменной f можно включить общую ширину поля вывода и число позиций после десятичной точки. Оператор return 0; служит для выхода из функции main в Интегрированную Среду, 0 является признаком успешного окончания программы. Завершает текст программы закрывающая фигурная скобка, означающая конец функции main. Алгоритм разветвленной структуры - это алгоритм, в котором вычислительный процесс осуществляется по одной из ветвей. Если количество ветвей две – то используется условный блок, если больше – то множественный выбор. В программах используют соответственно условный оператор IF или оператор SWITCH для реализации разветвленного алгоритма. 2.1. Условный оператор IF Условный оператор в языке Си имеет формат: if (условие) оператор1; else оператор2; (полная форма) или if (условие) оператор1; (сокращенная форма). Если оператор1 и оператор2 состоят из одного оператора, то в фигурные скобки они не заключаются. Если оператор1 и/или оператор2 являются составным оператором (несколько операторов), то он заключается в фигурные скобки. Условие всегда заключается в круглые скобки. В качестве примера приведем программу вычисления наибольшего из значений функции y1=x²+1, y2=7-x² , y3=x+1 для любого х. //lab2_prim1.c #include main() { float x,y1,y2,y3,max; printf("Введите x\n"); scanf(“%f “,&x); y1=x*x+1; y2=7-x*x; y3=x+1; if (y1>y2) max=y1; else max=y2; if (y3>max) max=y3; printf (“ x=%8.2f y1=%8.2f y2=%8.2f y3=%8.2f max=%8.2f\n”,x,y1,y2,y3,max); } 2.2 Множественный выбор В программах с множественным выбором используется переключатель switch , который сравнивает значение выражения, указанного за ним, и выполняет один из операторов, метка которого совпадает с этим значением. Общий вид: Switch (выражение) { case метка_1: список_операторов_1; ………………………………………. case метка_n: список_операторов_n; default : операторы; } Значения выражения и меток должны быть целочисленными константами. Например, определим количество дней по введенному номеру месяца. //lab2_prim2.c множественный выбор #include #include int m; main() { printf("\n Введите номер месяца :"); scanf("%d",&m); printf("\n В %4d месяце дней: ",m); switch(m){ case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12:printf("тридцать один\n");break; case 2: printf ("двадцать восемь \n");break; case 4: case 6: case 9: case 11: printf("тридцать\n");break; default: printf("\n Номер месяца неверен \n");} getch (); } В примере программы, если номер месяца превышает 12, выводится сообщение о неверном вводе месяца, для чего используется default. Оператор break служит для прерывания цикла проверки и перехода в конец переключателя. В случае отсутствия break, происходит переход на следующую ветвь. Функция getch, подключающаяся заголовочным файлом conio.h, ожидает нажатия любой клавиши. Это позволяет просмотреть результаты, не используя ALT+F5 для просмотра экрана пользователя. 3. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ Составить программы разветвляющейся структуры согласно вариантам Варианты задания
9) Даны четыре числа. Найти разность между наибольшим и наименьшим среди них. 10) Даны три числа K, M и N. Поменять их значения местами таким образом, чтобы K < M < N. 4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Лабораторная работа №2 Программы циклической структуры. Обработка статических массивов. 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: приобретение практических навыков в составлении алгоритмов и программ циклической структуры и обработки массивов. 2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ Операторы циклов В языке Си существует 3 вида циклов: 1) цикл с параметром или цикл типа for; 2) цикл с предусловием или цикл типа while, 3) цикл с постусловием или цикл типа do ... while . Во всех этих циклах условие продолжения цикла заключается в круглые скобки. В циклах типов for и while повторяющаяся часть состоит из одного оператора, если требуется выполнить в цикле несколько операторов, они заключаются в фигурные скобки, образуя составной оператор. В цикле с постусловием тело цикла помещается между словами do и while. В отличие от цикла с предусловием, цикл с постусловием выполнится хотя бы один раз. Циклы с пред- и постусловием продолжаются, если условие продолжения истинно. Цикл с параметром Для цикла типа for заголовок состоит из трех разделов: инициализации (присваивания начальных значений), проверки условия повторения, модификации (изменения параметров). Разделителем между разделами заголовка служит запятая. Пример вычисления суммы квадратов натурального ряда чисел от 1 до n. S=  = 12 + 2 2 + . . . + n 2. //lab3_1.c сумма квадратов натурального ряда #include main() { int S,n,i; printf(“Введите n ”); scanf(“%d”,&n); for (S=0, i=1; i<=n; i++) S+=i*i; // соответствует S=S+i*i printf (“n=%d S=%d”,n,S); } В разделе инициализации присваиваются начальные значения переменным S и i. При i, не превышающем n, цикл повторяется, иначе выполняется выход из цикла. Оператор инкремента i++ (или декремента i--), эквивалентен i=i +1 (i=i-1). Для досрочного выхода из цикла и перехода на следующий оператор после цикла используется оператор break. Для пропуска всех операторов, оставшихся до конца тела цикла и перехода к следующему повторению цикла используется оператор continue. Циклы с неизвестным количеством повторений Изменим условие в предыдущем примере: Определить число n, при котором сумма чисел S предыдущего ряда не превысит величину K, введенную с клавиатуры. Такую программу можно реализовать с помощью циклов предусловия или постусловия следующим образом: //lab3_2 циклы while и do…while #include #include main() {int K,S, i; clrscr(); // очистка экрана перед выводом printf (“Введите К ”); scanf (“%d”, &K); // цикл с предусловием //цикл с постусловием S=0; S=0; i=0; i= 0; do while ( S while ( S printf (“n=%d S=%d\n”, i, S); getch(); } Отличие этих программ: если ввести К<1, то в программе с предусловием получим S=0, i=0 ; а в программе с постусловием S=1, i=1. Массивы - структурированный тип данных с элементами одного типа, имеющий одно имя и определенное количество элементов. Количество элементов определяет размер массива. Порядковый номер элемента массива называется его индексом. Число индексов называется размерностью массива, например, массив с двумя индексами называется двумерным массивом. Строка символов является массивом символов, вектор – массив чисел, матрица – массив векторов. Обработка массивов выполняется следующим образом: описание, ввод или инициализация элементов массива, преобразование и вывод. При описании массивов после имени в квадратных скобках указывается число его элементов. В языке Си индекс элемента массива начинается с нуля, поэтому индекс последнего элемента массива на 1 меньше числа элементов в данном массиве. Пример обработки одномерного массива Дан массив из 50 целых чисел. Найти наибольший элемент в массиве и его порядковый номер. # include #include # define n 50 // определение константы n=50 int i, max, nom, a[n]; //описание массива целых чисел из n элементов main() { for (i=0; i { printf( “\n Введите элемент массива ”); scanf ("%d", &a[i]) }; for (i=1,max=a[0],nom=0; i if (max {nom=i; max=a[i];} printf("\n Вывод элементов исходного массива : \n"); for (i=0; i printf ("\n Максимальное число в массиве %4d, его индекс %4d " , max, nom+1); getch(); } Многомерные массивы задаются указанием каждого измерения в квадратных скобках. Например, оператор int matr [6] [8]; задает описание матрицы из 6 строк и 8 столбцов. Нумерация строк и столбцов начинается с 0. При инициализации двумерного массива он представляется как массив из массивов, при этом каждый массив заключается в свои фигурные скобки, либо задается общий список в том порядке, в котором элементы располагаются в памяти: int mas [] [2]= { {1,2}, {0,2}, {1,0}}; int mas [3][2]={1,2,0,2,1,0}; 3. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ Даны вещественные числа a,b. Значения функции (согласно вариантам) записать в массив. Вычислить значение интеграла, используя: 1) Формула трапеций I1=h*(a[0]/2+a[1]+a[2]+…+a[N-1]+a[N]/2) 2) Формула Симпсона I2=h/3*( a[0]+a[N] + 4*(a[1]+a[3]+…+a[N-1]) + 2*(a[2]+a[4]+…+a[N-2])) h=(b-a)/n, N=100. Сравнить полученные по двум формулам значения интегралов. 1. f(x)=x2/(10+x3); a=-2; b=5; 2. f(x)=(2.5x2-0.1)/(tg x+sin x); a=4; b=6; 3. f(x)=(x+1)2√lg x; a=2; b=10; 4. f(x)=x2 ln x /(1+x)2; a=1; b=20; 5. f(x)=1/((0.5+0.1x3)√x); a=0.1; b=2.1; 6. f(x)=x 2√(2+3x)3; a=0.5; b=2.5; 7. f(x)=1/√(0.02+0.01x); a=1; b=30; 8. f(x)=(1+2x+x2)/(5+2x2); a=-2; b=2; 9. f(x)=(2x+lg x)/(1+lg x); a=1; b=10; 10. f(x)=√(2+x)3/x2; a=0.2; b=10; 4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Лабораторная работа №3 Матрицы (двумерные массивы) (РГЗ) 1. Цель работы: программирование алгоритмов обработки двумерных массивов
Матрица – это прямоугольная таблица элементов (например, чисел или символов). Матрица представляется в виде двумерного массива, то есть массива, все элементы которого имеют два индекса. Матрица, как и таблица, состоит из строк и столбцов. Два индекса элемента - это и есть номера строки и столбца, на пересечении которых этот элемент находится. В языке Си каждый индекс записывается отдельно в квадратных скобках. Каждую строку и каждый столбец матрицы можно рассматривать как обычный одномерный массив. Поэтому можно сказать, что матрица – это массив из массивов. Первый индекс элемента матрицы – это строка, второй – столбец. Поэтому когда говорят о «матрице 4 на 5», это означает, что матрица имеет 4 строки и 5 столбцов. Матрицы, у которых число строк равно числу столбцов, называют квадратными. В квадратных матрицах можно выделить главную диагональ – это все элементы, у которых номер строки равен номеру столбца, то есть A[0][0], A[1][1], ..., A[N-1][N-1] для матрицы размером N на N. Объявление матриц Матрицы объявляются так же, как и простые массивы, но у них не один индекс, а два. При объявлении в отдельных квадратных скобках указывается количество строк и количество столбцов. Например, оператор int B[10][10]; выделит место в памяти под матрицу целых чисел, имеющую 10 строк и 10 столбцов. Если матрица глобальная (объявляется выше всех процедур и функций), то она в самом начале заполняется нулями. Локальные матрицы (объявленные внутри процедуры или функции) первоначально содержат «мусор» – неизвестные значения. Начальные значения элементов При объявлении можно сразу задать все или часть ее элементов, например: float X[2][3] = {{1., 2., 3.},{4., 5., 6.}}; Как видно из примера, элементы каждой строки заключаются в отдельные фигурные скобки. Если задать не все элементы, то остальные заполнятся нулями: float X[2][3] = {{1., 3.},{6.}}; Здесь элементы X[1][2], X[2][1] и X[2][2] будут нулевыми. Расположение матриц в памяти Во всех современных языках программирования элементы матрицы располагаются по строкам, то есть сначала изменяется последний индекс. Объявленная выше матрица X расположена так: X[0][0] X[0][1] X[0][2] X[1][0] X[1][1] X[1][2] Стандартный ввод и вывод Для работы с матрицами требуется вложенный цикл, то есть цикл в цикле. #include const int M = 5; // число строк const int N = 4; // число столбцов main() { int i, j, A[M][N]; for ( i = 0; i < M; i ++ ) // цикл по строкам for ( j = 0; j < N; j ++ ) // цикл по столбцам строки (элементы строки) { printf ("A[%d][%d]=", i, j); // подсказка для ввода scanf ("%d", & A[i][j]); // ввод A[i][j] } // работа с матрицей } Заполнение случайными числами Выполняется также в двойном цикле аналогично одномерным массивам. В примере показано заполнение целой матрицы случайными числами в интервале [a,b]. for ( i = 0; i < M; i ++ ) for ( j = 0; j < N; j ++ ) A[i][j] = random(b-a+1) + a; Вывод на экран При выводе матрицы ее элементы желательно расположить в привычном виде – по строкам, т.е. вывели одну строку матрицы, перешли на новую строку экрана, и т.д. Надо учитывать, что для красивого вывода на каждый элемент матрицы надо отвести равное количество символов (иначе столбцы будут неровные). Делается это с помощью форматирования – цифра после знака процента задает количество символов, отводимое на данное число. printf("Матрица A\n"); for ( i = 0; i < M; i ++ ) // цикл по строкам { for ( j = 0; j < N; j ++ ) // вывод одной строки (в цикле) printf ( "%4d", A[i][j] ); // 4 символа на число printf("\n"); // переход на другую строку } Алгоритмы для работы с матрицами 1) Поиск минимального элемента В отличие от одномерных массивов, для перебора всех элементов матрицы надо использовать двойной цикл. Ниже показано, как найти минимальный элемент в массиве и его индексы. Сначала считаем, что минимальным является элемент A[0][0], а затем проходим все элементы, проверяя, нет ли где еще меньшего. Можно запоминать только индексы, а значение минимального элемента получать прямо из массива. float A[M][N], i, j, row, col; ... row = col = 0; // сначала считаем, что A[0][0] - минимальный for ( i = 0; i < M; i ++ ) // просмотр всех строк for ( j = 0; j < N; j ++ ) // просмотр всех столбцов if ( A[i][j] < A[row][col] ) { row = i; // запомнили новые индексы col = j; } printf ("Минимальный элемент A[%d][%d]=%d",row, col, A[row][col]); 2) Работа с отдельными элементами Рассмотрим квадратную матрицу N на N. Выведем на экран обе ее диагонали (главную диагональ и перпендикулярную ей). С главной диагональю все просто – в цикле выводим все элементы, у которых номера строки и столбца равны, то есть A[i][i] для всех i от 0 до N-1. Вторую диагональ формируют такие элементы: A[0][N-1], A[1][N-2], A[2][N-3], ..., A[N-1][0] Обратим внимание, что каждый следующий элемент имеет номер строки на 1 больше, а номер столбца – на 1 меньше. Таким образом, сумма номеров строки и столбца постоянна и равна N-1. Тогда, зная номер строки i можно сразу сказать, что на второй диагонали стоит ее элемент A[i][N-1-i]. 3) Перестановка строк и столбцов Пусть надо переставить две строки с индексами i1 и i2. Это значит, что для каждого столбца j надо поменять местами элементы A[i1][j] и A[i2][j] через временную переменную temp. for ( j = 0; j < N; j ++ ) { temp = A[i1][j]; A[i1][j] = A[i2][j]; A[i2][j] = temp; } Пример, объединяющий некоторые типовые алгоритмы работы с матрицей. Даны две матрицы А и В одинакового размера m x n, заполненные случайными числами в диапазоне от 0 до 19. Получить матрицу C=max(A[i.j],B[i,j]) и матрицу D=min(A[i,j],B[i,j]). #include #include #include const int m=4, n=4; int random(int r) { return rand()%r; } main() { int i,j,a[m][n],b[m][n],c[m][n],d[m][n]; system("CLS"); srand(11); //инициализация датчика случайных чисел for(i=0;i for(j=0;j a[i][j]=random(20); for(i=0;i for(j=0;j b[i][j]=random(20); // вывод матриц а и b printf("\n матрица a\n"); for (i=0;i { printf("\n"); for (j=0;j printf("%4d",a[i][j]); } printf("\n\n матрица b\n"); for (i=0;i { printf("\n"); for (j=0;j printf("%4d",b[i][j]); } // формирование матриц c и d for (i=0;i for (j=0;j if (a[i][j]>b[i][j]) { c[i][j]=a[i][j]; d[i][j]=b[i][j]; } else { c[i][j]=b[i][j]; d[i][j]=a[i][j]; } // вывод матриц c и d printf("\n\n матрица c\n"); for (i=0;i { printf("\n"); for (j=0;j printf("%4d",c[i][j]); } printf("\n\n матрица d\n"); for (i=0;i { printf("\n"); for (j=0;j printf("%4d",d[i][j]); } puts("\n"); system("PAUSE"); }
|
Похожие:
 | «Информационные технологии (ИТ): Методические указания к лабораторным работам по курсу ит для направления 552800 Информатика и вычислительная... |  | Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Управление проектами» для студентов и слушателей факультета «Инженерный... |
| Методические указания к лабораторным работам по математическому моделированию и теории принятия решений | | Методические указания выполнению самостоятельной работы по курсу «Информатика» и «Информатика и программирование»: Авт сост Н. В.... |
| Методические рекомендации по разработке методических указаний к практическим занятиям, лабораторным работам по дисциплине/ Составители... | | Цель работы: изучение метода релаксационной спектроскопии глубоких уровней и методов анализа спектров рсгу |
| Методические указания по проведению лабораторных работ предназначены для студентов гоапоу «Липецкий металлургический колледж» технических... | | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Изучить команды монитора Mysql, освоить операции создания таблиц, выборки, вставки, изменения и удаления данных | | Методические указания предназначены для студентов экономических и других специальностей, изучающих дисциплины «Информационные системы»,... |