Обработка матриц

Курсовая работа: Обработка матриц

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

1.Постановка задачи

2. Разработка алгоритма

3. Разработка программы  и пользовательского интерфейса

4.Отладка программы

ВЫВОДЫ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Тема курсовой работы «Обработка матриц».

Цель работы - научиться анализировать задание и определить перечень вопросов, которые будут решаться в данной работе, создавать список функциональных требований к программе, то есть определение того, что, собственно, будет выполнять разрабатываемая программа, не рассматривая конкретную реализацию этих функций, в задачах лексического и синтаксического анализа, уметь определять возможные ошибки в записи операторов, описывать интерфейс программы и те функции, которые она будет выполнять.

О стремительном темпе развития информационных технологий мы с вами читаем и слышим почти каждый день. Эти темпы действительно впечатляют. Однако в компьютерном мире остается одна самая важная область, изменения в которой происходят крайне медленно. Программирование, кодирование, составление исходных текстов — ключевой элемент в создании любого приложения сегодня происходит так же, как и сорок лет назад. Разработчик применяет крайне ограниченный набор логических конструкций (условный оператор и операторы присваивания и цикла) и небольшое число стандартных типов данных. Причем такой подход ничуть не изменился, хотя сменилось уже не одно поколение языков программирования. Например, на смену Си и Паскалю пришла Java.

Delphi – это среда разработки программ, ориентированных на работу в операционных системах семейства Windows. Программы в Delphi создаются на основе современной технологии визуального проектирования. С помощью Delphi можно создать удобный интерфейс программы, в который могут входить различные меню, окна для ввода и вывода текстовой информации и т.п. Такие оконные приложения – основной вид приложений, используемых в операционных системах семейства Windows.

Delphi только упрощает процесс  создания интерфейса, но не заменяет  собой собственно программирования. Программы в Delphi пишутся на языке Object Pascal, который является преемником  и развитием языка Turbo Pascal.

 

1.Постановка задачи

 

Дана целочисленная матрица порядка т х п. Найти матрицу, получающуюся из данной перестановкой столбцов - 1-го с последним. 2-го с предпоследним и т.д. В каждой матрице определить количество "особых" элементов, считая элемент "особым", если в его строке слева от него находятся элементы меньшие, а справа - большие. В матрице с наибольшим числом "особых" элементов упорядочить элементы строк по убыванию.

Для ввода и вывода данных использовать компоненты Delphi.

На первом этапе выполнения курсовой работы необходимо проанализировать задание и определить перечень вопросов, которые будут решаться в данной работе. Основное назначение этого этапа – создание списка функциональных требований к программе, то есть определение того, что, собственно, будет выполнять разрабатываемая программа, не рассматривая конкретную реализацию этих функций. Для программы постановка задачи является самым высшим уровнем абстракции, или самым общим представлением требований к ней.

Разбираем суть задания и на этой основе разрабатываем алгоритм программы, определяя в каждой матрице количество «особых» и упорядочиваем элементы строк по убыванию и лишь после этого находим матрицу, получающуюся перестановкой столбцов, согласно заданию.

При разработке программ обработки типизированных файлов большее внимание следует уделить описанию интерфейса программы и тем функциям, которые она будет выполнять.

В любом случае следует помнить, что постановка задачи – это первый и ответственный этап разработки, после которого составляется алгоритм программы.

 

2. Разработка алгоритма

 

Перед тем как начать составлять программу, надо предварительно придумать и продумать (лучше всего, записать на бумаге) алгоритм ее работы, представляющий собой строгое, формальное, не допускающее неоднозначностей и двусмысленностей описание процесса решения задачи. После того как алгоритм готов, на его основе и составляется (кодируется) программа.

Процесс создания алгоритма — самый важный. Если здесь допущены ошибки, то устранить их на этапе кодирования весьма трудно.

Алгоритм работы программы заключается в следующем:

Ввод размерности матрицы №1 и значений её элементов

Формируем матрицу №2 из матрицы №1 перестановкой столбцов - 1-го с последним. 2-го с предпоследним и т.д. Для этого организуем цикл по количеству столбцов 2. Внутренний цикл по количеству строк выполняет занесение элемента во вторую матрицу

В каждой матрице определяем количество "особых" элементов, считая элемент "особым", если в его строке слева от него находятся элементы меньшие, а справа - большие. Для этого организовываем два вложенных цикла (по строкам и столбцам матрицы) и третий вложенный цикл по столбцам и проверяем на выполнение условий «особого элемента».

Сравниваем количество особых элементов в обоих матрицах. И производим упорядочивание элементов строк по убыванию в той матрице, в которой число особых больше.

Схема алгоритма программы представлена в Приложении А.

 

3. Разработка программы  и пользовательского интерфейса

 

Компьютерная программа — это набор элементарных команд процессора, представленных в файле в виде последовательности байтов (машинный код). Каждая команда может быть закодирована одним или несколькими байтами. Программы в таком виде можно составлять вручную, но подобная работа человеку просто не под силу из-за неудобства управления процессором напрямую с помощью простых команд. Поэтому программа пишется на одном из языков программирования, как обычный текст. Этот текст называется исходным текстом (или исходным кодом) программы. Команды языка программирования понятны и наглядны.

Полужирным шрифтом выделены названия команд. Основные, наиболее часто используемые команды языка программирования называются операторами и обычно записываются с помощью специально пред назначенных для этого символов или ключевых слов. Например, занесение результата вычисления выражения в некоторую ячейку памяти компьютера обычно производится с помощью оператора присваивания соответствующего значения. Действия, выполняемые над имеющимися в программе значениями, называются операциями. Они отображаются в тексте с помощью специальных символов. Комбинации данных и операций над ними называются выражениями.

Исходный текст программы автоматически переводится в набор инструкций процессора с помощью специальной программы, называемой компилятором. В среде Delphi 7 для этого достаточно выполнить всего одну команду или нажать одну клавишу. Процесс компиляции — перевода (трансляции) исходного текста в конкретные команды процессора выполняется очень быстро. За секунду программа-компилятор анализирует и транслирует тысячи строк исходного кода. Среда Delphi 7 представляет собой интегрированную оболочку разработчика, в которую входит набор специализированных программ, ответственных за разные этапы создания готового приложения (рис. 1).

Исходный текст программы готовится в среде Delphi 7 с помощью встроенного редактора исходных текстов. Этот редактор специализирован. Он отличается гибкими возможностями цветового выделения различных элементов текста программы (ключевых слов, названий, операций, чисел и строк) и предоставляет возможность быстрого ввода часто встречающихся конструкций.

Левая панель редактора представляет собой Проводник, позволяющий быстро перемещаться между частями исходного текста и по структуре создаваемой программы. Важнейшая характеристика разрабатываемой программы — удобство ее пользовательского интерфейса, наличие и доступность необходимых элементов управления. В системе Delphi 7имеется специальный проектировщик форм, с помощью которого окна будущей программы подготавливаются в виде форм. Проектировщик позволяет подобрать оптимальные размеры окон, разместить и настроить всевозможные элементы управления и меню, добавить готовые изображения, указать заголовки, подсказки, подписи и так далее.

На этапе проектирования форм программа как бы составляется из готовых компонентов — частей машинного кода, которые можно добавлять к ней с помощью всего нескольких щелчков мыши. Компоненты располагаются на палитре компонентов, разделенной на несколько самостоятельных панелей (рис. 2).

Компоненты обладают наборами свойств, характеризующими их отличительные особенности. Некоторые свойства имеются практически у всех компонентов — таково, например, свойство Name (Имя). Другие свойства, например Caption (Заголовок), имеются у большинства компонентов — ведь заголовок необходим и для окна, и для кнопки. Некоторые свойства уникальны для конкретных компонентов, например свойство SimpLeText (Простой текст), содержащее текст для компонента Строка состояния.

Свойства компонентов в процессе проектирования формы настраиваются с помощью Инспектора объектов. Это специальная программа, показывающая список всех свойств данного компонента, отсортированных по категориям или в алфавитном порядке.

Значение любого свойства можно изменить, введя в соответствующее поле Инспектора объектов новую строку или выбрав нужное значение в раскрывающемся списке доступных значений. Некоторые свойства содержат вложенные подсвойства например, свойство Font (Шрифт) характеризуется размером, стилем, цветом, гарнитурой. Такие свойства удобнее редактировать с помощью специальных редакторов, как стандартных (шрифт), так и специально разработанных для конкретного компонента.

Помимо свойств, компоненты содержат .методы — программный код, обрабатывающий значения свойств (например, устанавливающий переключатель в нужное положение), а также события — сообщения, которые компонент принимает от приложения, если во время работы программы выполняется определенное действие (например, изменяется состояние флажка). Программист может самостоятельно формировать реакции программы на любые события каждого компонента. Правильно подбирая компоненты и настраивая их совместную работу путем использования свойств, предназначенных для связи компонентов друг с другом, нередко удается создать приложение, не написав вручную ни строчки исходного текста.

В системе Delphi 7 существуют сотни готовых компонентов, и при решении многих задач бывает полезно предварительно поискать нужный компонент (например, в Интернете), вместо того чтобы выполнять работ; по программированию, возможно, уже сделаную другими людьми. Компонентный подход к созданию программ позволяет повторно использовать готовые разработки и во многих случаях значительно повышает эффективность труда.

С помощью системы Delphi 7 можно создавать не только обычные программы (ЕХЕ-файлы), но и динамически подключаемые библиотеки DLL [своеобразные хранилища кода и ресурсов), новые элементы управления, а также компоненты, отвечающие требованиям различных стандартов но компонентные технологии (COM, ActiveX, CORBA и так далее).

Потребность в ручном программировании возникает, только когда обойтись готовыми компонентами не удается.

Паскаль и Delphi (Object Pascal).

В системе Delphi 7 используется специализированная, постоянно совершенствуемая версия языка программирования Паскаль, которая называется Delphi (в шестой и более ранних вариантах системы Delphi она называлась Object Pascal, «Объектный Паскаль»). Эта версия включает набор расширений, ориентированных только на применение в рамках среды Delphi 7 и предназначенных для ускоренного создания приложений.

В комплект системы Delphi 7 входит компилятор командной строки dcc32.exe для этого языка. Кроме того, выполнять компиляцию можно непосредственно из интегрированной оболочки.

Запись программы

Программа на Паскале записывается с помощью набора символов, включающего латинские буквы (регистр не имеет значения), цифры, символ подчеркивания и стандартные знаки препинания. Элементы программы отделяются друг от друга с помощью произвольного числа пробелов и пустых строк.

Некоторые элементы языка записываются путем комбинации двух специальных символов, например:

..

//

:

=

<>

Программа содержит ключевые (или зарезервированные) слова, как стандартные, так и пользовательские (включаемые в программу разработчиком), а также идентификаторы и выражения.

В качестве идентификатора может выступать любая последовательность из букв, цифр и символа подчеркивания, начинающаяся не с цифры. Например:

Unitl

Integer

х

for

There_are_Dates

Go478

Модули. Программа на Паскале состоит из набора модулей (Unit), в каждом из которых содержится описание логически независимой части программы (например, описание работы конкретного окна или описание алгоритма вычисления сложной математической функции). Расширение имени файлов, содержащих модули — .PAS. Модули программы часто создаются системой Delphi 7 автоматически, например при добавлении новой формы. При этом происходит автоматическая генерация исходного текста соответствующего модуля, что избавляет программиста от рутинной работы.

Вносить изменения в исходный код программы, созданный автоматически, в большинстве случаев не разрешается. Это может при вести к возникновению серьезных ошибок на этапе компиляции.

Модули могут иметь связь друг с другом, то есть из одного модуля разрешается обращаться к функциям других модулей. Применение модулей во время разработки программы напоминает применение компонентов во время проектирования экранных форм в том плане, что позволяет повторно использовать программный код, созданный ранее.

В реальности исходные тексты компонентов Delphi 7 представляют собой обычные модули Паскаля, содержащие описание логики работы и способа отображения на экране соответствующих компонентов,

Главный файл

В программе может быть любое количество модулей (несколько сот или вообще ни одного), но только один главный файл проекта. Этсп файл чаше всего невелик и содержит обращения к модулям. Он имеет расширение .DPR и создается средой Delphi 7 автоматически. Начинается этот файл с ключевого слова program (программа), за которым следует название программы и точка с запятой.

program DemoProgram,-

Для вычисления значений по формулам в Паскале применяются выражения, состоящие из операндов (данных, констант и переменных), связанных между собой арифметическими операциями. Каждая арифметическая операция имеет два операнда, расположенных слева и справа от знака операции.