Материал: Программа, предназначенная для осуществления определенных действий над заданной матрицей

Программа, предназначенная для осуществления определенных действий над заданной матрицей

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе по дисциплине “ ИНФОРМАТИКА “

( ВАРИАНТ № 2)

Воронеж 2006

Введение

В настоящее время, с наступлением века высоких технологий, ни одна отрасль науки и техники не представима без использования вычислительной техники. В свою очередь работа вычислительной техники не возможна без наличия программного обеспечения, соответствующего современным требованиям качества. Для создания такого программного обеспечения человеку необходимо добиться взаимопонимания между программистом и машиной. Именно в этих целях создаются языки программирования (алгоритмические языки), которые одинаково понятны как человеку, так и машине.

Алгоритмические языки делятся на языки низкого, среднего и высокого уровней. Для написания сложных и громоздких программ наиболее удобны языки высокого уровня, но для изучения основ программирования более удобны языки среднего уровня, так как они более примитивны и соответственно входящие в них команды вынуждают программиста прописывать алгоритм, по которому должна действовать машина подробнее, нежели это происходит в языках высокого уровня.

Алгоритмический язык Pascal является языком среднего уровня. Этот язык не позволяет воплощать в жизнь сложно алгоритмированные проекты. Pascal может быть использован для обучения работы рационализираванию и другой предварительной обработки алгоритмов, а так же для написания небольших вспомогательных программ, используемых более крупными приложениями. Также программы, написанные на этом языке могут послужить основой для создания более сложных приложений, обладающих меньшей потребностью в системных ресурсах машины.

1.Теоретическая часть

1.1 Основные понятия алгоритмического языка

СОСТАВ ЯЗЫКА. Обычный разговорный язык состоит из четырех основных элементов: символов, слов, словосочетаний и предложений. Алгоритмический язык содержит подобные элементы, только слова называют элементарными конструкциями, словосочетания - выражениями, предложения - операторами. Символы, элементарные конструкции, выражения и операторы составляют иерархическую структуру, поскольку элементарные конструкции образуются из последовательности символов, выражения - это последовательность элементарных конструкций и символов, а оператор - последовательность выражений, элементарных конструкций и символов.

ОПИСАНИЕ ЯЗЫКА есть описание четырех названных элементов. Описание символов заключается в перечислении допустимых символов языка. Под описанием элементарных конструкций понимают правила их образования. Описание выражений - это правила образования любых выражений, имеющих смысл в данном языке. Описание операторов состоит из рассмотрения всех типов операторов, допустимых в языке. Описание каждого элемента языка задается его СИНТАКСИСОМ и СЕМАНТИКОЙ. Синтаксические определения устанавливают правила построения элементов языка. Семантика определяет смысл и правила использования тех элементов языка, для которых были даны синтаксические определения.

СИМВОЛЫ языка - это основные неделимые знаки, в терминах которых пишутся все тексты на языке.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ - это минимальные единицы языка, имеющие самостоятельный смысл. Они образуются из основных символов языка.

ВЫРАЖЕНИЕ в алгоритмическом языке состоит из элементарных конструкций и символов, оно задает правило вычисления некоторого значения.

ОПЕРАТОР задает полное описание некоторого действия, которое необходимо выполнить. Для описания сложного действия может потребоваться группа операторов. В этом случае операторы объединяются в СОСТАВНОЙ ОПЕРАТОР или БЛОК.

Действия, заданные операторами, выполняются над ДАННЫМИ. Предложения алгоритмического языка, в которых даются сведения о типах данных, называются ОПИСАНИЯМИ или неисполняемыми операторами. Объединенная единым алгоритмом совокупность описаний и операторов образует ПРОГРАММУ на алгоритмическом языке.

В процессе изучения алгоритмического языка необходимо отличать алгоритмический язык от того языка, с помощью которого осуществляется описание изучаемого алгоритмического языка. Обычно изучаемый язык называют просто языком, а язык, в терминах которого дается описание изучаемого языка - МЕТАЯЗЫКОМ.

Синтаксические определения могут быть заданы формальными или неформальным способами. Существуют три формальных способа:

металингвистическая символика, называемая Бэкуса-Наура формулами;

синтаксические диаграммы;

скобочные конструкции.

Мы в последующем изложении будем пользоваться неформальным способом.

1.2 Основные символы

Основные символы языка-буквы, цифры и специальные символы составляют его алфавит. ТУРБО ПАСКАЛЬ включает следующий набор основных символов:

) 26 латинских строчных и 26 латинских прописных букв:

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Zb c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

2) _ подчеркивание

) 10 цифр:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

) знаки операций:

+ - * / = <> < > <= >= := @

) ограничители:

. , ' ( ) [ ] (. .) { } (* *) .. : ;

) спецификаторы:

^ # $

) служебные (зарезервированные) слова:

ABSOLUTE EXPORTS LIBRARY SETEXTERNAL MOD SHLFAR NAME SHRFILE NIL STRINGFOR NEAR THENFORWARD NOT TOFUNCTION OBJECT TYPEGOTO OF UNITIF OR UNTILIMPLEMENTATION USESIN PRIVATE VARINDEX PROCEDURE VIRTUALINHERITED PROGRAM WHILEINLINE PUBLIC WITHINTERFACE RECORD XORINTERRUPT REPEATLABEL RESIDENT

Кроме перечисленных, в набор основных символов входит пробел. Пробелы нельзя использовать внутри сдвоенных символов и зарезервированных слов.

1.3 Элементарные конструкции

Элементарные конструкции языка ПАСКАЛЬ включают в себя имена, числа и строки. Имена (идентификаторы) называют элементы языка - константы, метки, типы, переменные, процедуры, функции, модули, объекты. Имя - это последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы. В именах может использоваться символ _ подчеркивание. Имя может содержать произвольное количество символов, но значащими являются 63 символа.

Не разрешается в языке ПАСКАЛЬ использовать в качестве имен служебные слова и стандартные имена, которыми названы стандартные константы, типы, процедуры, функции и файлы.

Для улучшения наглядности программы в нее могут вставляться пробелы. По крайней мере, один пробел требуется вставить между двумя последовательными именами, числами или служебными и стандартными именами. Пробелы нельзя использовать внутри имен и чисел.

Примеры имен языка ПАСКАЛЬ:

A b12 r1m SIGMA gamma I80_86

Числа в языке ПАСКАЛЬ обычно записываются в десятичной системе счисления. Они могут быть целыми и действительными. Положительный знак числа может быть опущен. Целые числа записываются в форме без десятичной точки, например:

-45 8954 +483

Действительные числа записываются в форме с десятичной точкой или в форме с использованием десятичного порядка, который изображается буквой Е:

.6 0.65 -0.018 4.0 5Е12 -1.72Е9 73.1Е-16

ПАСКАЛЬ допускает запись целых чисел и фрагментов действительных чисел в форме с порядком в шестнадцатеричной системе счисления:

$7F $40 $ABC0

Строки в языке ПАСКАЛЬ - это последовательность символов, записанная между апострофами. Если в строке в качестве содержательного символа необходимо употребить сам апостроф, то следует записать два апострофа. Примеры строк:

'СТРОКА' 'STRING' 'ПРОГРАММА' 'АД’ ‘ЮТАНТ'.

1.4 Концепция типа для данных

В математике принято классифицировать переменные в соответствии с некоторыми важными характеристиками. Производится строгое разграничение между вещественными, комплексными и логическими переменными, между переменными, представляющими отдельные значения и множество значений и так далее.

При обработке данных на ЭВМ такая классификация еще более важна. В любом алгоритмическом языке каждая константа, переменная, выражение или функция бывают определенного типа.

В языке ПАСКАЛЬ существует правило: тип явно задается в описании переменной или функции, которое предшествует их использованию. Концепция типа языка ПАСКАЛЬ имеет следующие основные свойства:

любой тип данных определяет множество значений, к которому принадлежит константа, которые может принимать переменная или выражение, или вырабатывать операция или функция;

тип значения, задаваемого константой, переменной или выражением, можно определить по их виду или описанию;

каждая операция или функция требует аргументов фиксированного типа и выдает результат фиксированного типа.

Отсюда следует, что транслятор может использовать информацию о типах для проверки вычислимости и правильности различных конструкций.

Тип определяет:

возможные значения переменных, констант, функций, выражений, принадлежащих к данному типу;

внутреннюю форму представления данных в ЭВМ;

операции и функции, которые могут выполняться над величинами, принадлежащими к данному типу.

Обязательное описание типа приводит к избыточности в тексте программ, но такая избыточность является важным вспомогательным средством разработки программ и рассматривается как необходимое свойство современных алгоритмических языков высокого уровня. В языке ПАСКАЛЬ существуют скалярные и структурированные типы данных.

К скалярным типам относятся стандартные типы и типы, определяемые пользователем.

Стандартные типы включают целые, действительные, символьный, логические и адресный типы. Типы, определяемые пользователем, - перечисляемый и интервальный.

Структурированные типы имеют четыре разновидности: массивы, множества, записи и файлы.

Кроме перечисленных, TURBO PASCAL включает еще два типа - процедурный и объектный.

Из группы скалярных типов можно выделить порядковые типы, которые характеризуются следующими свойствами:

все возможные значения порядкового типа представляют собой ограниченное упорядоченное множество;

к любому порядковому типу могут быть применены стандартные функции Pred и Succ, которые возвращают предыдущее и последующее значения соответственно;

к любому порядковому типу могут быть применены стандартные функции Low и High, которые возвращают наименьшее и наибольшее значения величин данного типа.

В языке ПАСКАЛЬ введены понятия эквивалентности и совместимости типов.

Два типа Т1 и Т2 являются эквивалентными (идентичными), если выполняется одно из двух условий:

Т1 и Т2 представляют собой одно и то же имя типа;

тип Т2 описан с использованием типа Т1 с помощью равенства или последовательности равенств. Например:

type

T1 = Integer;

T2 = T1;

T3 = T2;

Менее строгие ограничения определены совместимостью типов. Например, типы являются совместимыми, если:

они эквивалентны;

являются оба либо целыми, либо действительными;

один тип - интервальный, другой - его базовый;

оба интервальные с общим базовым;

один тип - строковый, другой - символьный.

В ТУРБО ПАСКАЛЬ ограничения на совместимость типов можно обойти с помощью приведения типов. Приведение типов позволяет рассматривать одну и ту же величину в памяти ЭВМ как принадлежащую разным типам. Для этого используется конструкция

Имя_Типа (переменная или значение).

Например,

Integer ('Z')

представляет собой значение кода символа 'Z' в двухбайтном представлении целого числа, а (534)

даст значение 22, поскольку целое число 534 имеет тип Word и занимает два байта, а тип Byte занимает один байт, и в процессе приведения старший байт будет отброшен.

1.5 Стандартные типы данных

К стандартным относятся целые, действительные, логические, символьный и адресный типы.

ЦЕЛЫЕ типы определяют константы, переменные и функции, значения которых реализуются множеством целых чисел, допустимых в данной ЭВМ.

тип диапазон значений требуемая память

__________________________________________________________

Shortint -128 .. 127 1 байт-32768 .. 32767 2 байта-2147483648 .. 2147483647 4 байта0 .. 255 1 байт0 .. 65535 2 байта

__________________________________________________________

Над целыми операндами можно выполнять следующие арифметические операции: сложение, вычитание, умножение, деление, получение остатка от деления. Знаки этих операций:

+ - * div mod

Результат арифметической операции над целыми операндами есть величина целого типа. Результат выполнения операции деления целых величин есть целая часть частного. Результат выполнения операции получения остатка от деления - остаток от деления целых. Например:

div 2 = 8, 3 div 5 = 0.

mod 2 = 1, 3 mod 5 = 3.

Операции отношения, примененные к целым операндам, дают результат логического типа TRUE или FALSE (истина или ложь).

В языке ПАСКАЛЬ имеются следующие операции отношения: равенство =, неравенство <>, больше или равно >=, меньше или равно <=, больше >, меньше <.

К аргументам целого типа применимы следующие стандартные (встроенные) функции, результат выполнения которых имеет целый тип:

Abs(X), Sqr(X), Succ(X), Pred(X),

и которые определяют соответственно абсолютное значение Х, Х в квадрате, Х+1, Х-1.

Следующая группа стандартных функций для аргумента целого типа дает действительный результат:

Sin(X), Cos(X), ArcTan(X), Ln(X), Exp(X), Sqrt(X).

Эти функции вычисляют синус, косинус и арктангенс угла, заданного в радианах, логарифм натуральный, экспоненту и корень квадратный соответственно.

Результат выполнения функции проверки целой величины на нечетность Odd(X) имеет значение истина, если аргумент нечетный, и значение ложь, если аргумент четный:

X=5 Odd(X)=TRUE , X=4 Odd(X)=FALSE.

Для быстрой работы с целыми числами определены процедуры:

Inc(X) X:=X+1(X,N) X:=X+N(X) X:=X-1(X,N) X:=X-N

ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ типы определяет те данные, которые реализуются подмножеством действительных чисел, допустимых в данной ЭВМ.

Тип Диапазон Количество цифр Требуемая

значений мантиссы память (байт)

--------------------------------------------------------------------------------------------2.9e-39 .. 1.7e+38 11 61.5e-45 .. 3.4e+38 7 45.0e-324 .. 1.7e+308 15 83.4e-4932 .. 1.1e+4932 19 10

Comp -9.2e+18 .. 9.2e+18 19 8

-------------------------------------------------------------------------------------------

Тип Real определен в стандартном ПАСКАЛЕ и математическим сопроцессором не поддерживается.

Остальные действительные типы определены стандартом IEEE 457 и реализованы на всех современных компьютерах.

Для их использования при наличии сопроцессора или при работе на ЭВМ типа 80486 необходимо компилировать программу с ключом {$ N+}, а при отсутствии сопроцессора - с ключами {$N-,E+}.

Тип Comp хотя и относится к действительным типам, хранит только длинные целые значения.

Над действительными операндами можно выполнять следующие арифметические операции, дающие действительный результат:

сложение +, вычитание -, умножение *, деление /.

К величинам действительного типа применимы все операции отношения, дающие булевский результат.

Один из операндов, участвующих в этих операциях, может быть целым.

К действительным аргументам применимы функции, дающие действительный результат:

Abs(X), Sqr(X), Sin(X), Cos(X), ArcTan(X), Ln(X), Exp(X),(X), Frac(X), Int(X), Pi.

Функция Frac(X) возвращает дробную часть X, функция Int(X) - целую часть X.

Безаргументная функция Pi возвращает значение числа Пи действительного типа.

К аргументам действительного типа применимы также функции

Trunc(X) и Round(X), дающие целый результат. Первая из них выделяет целую часть действительного аргумента путем отсечения дробной части, вторая округляет аргумент до ближайшего целого.

ЛОГИЧЕСКИЙ тип (Boolean) определяет те данные, которые могут принимать логические значения TRUE и FALSE.