2. Поглиблене вивчення графічного пакету Origin

Сьогодні в навчальному процесі разом з мовами програмування, електронними таблицями пропонується використовувати такі засоби інформаційних технологій, як інтегровані математичні пакети, створення яких було почате ще в 80-і роки минулого сторіччя, проте рівень інтерфейсу пакетів, який відповідав вимогам для використання їх в навчальному процесі, був досягнутий тільки наприкінці двадцятого століття. Математичний пакет з погляду педагогіки є дидактичним засобом навчання, яке за наявності відповідної методики викладання дозволяє оптимізувати навчальний процес.

Математичний пакет з погляду інформатики - це інформаційна

технологія, призначена для автоматизації вирішення математичних

завдань в різних галузях науки, техніки та освіти, що інтегрує в себе

сучасний інтерфейс користувача, вирішування математичних завдань

(як чисельних, так і аналітичних) і засоби візуалізації результатів

розрахунків (обчислень). Одна з головних переваг математичних

пакетів полягає в тому, що вони, звільняючи користувача від

рутинних обчислень, вивільняють час для створення алгоритмів

вирішення поставлених завдань, дають можливість представлення

результатів обчислень максимально в наочній формі, а також мають

вбудовані функції, що містять реалізацію того або іншого чисельного

методу.

У навчальній і науковій діяльності природничо-наукового

напряму все частіше виникає потреба в коштах аналізу даних великої

розмірності та подання як самих даних , так і результатів їх обробки у

вигляді графічних залежностей. При виборі програмних продуктів

для вирішення зазначеного завдання основним критерієм є легкість їх

використання, що включає наступні аспекти:

- легкість і швидкість доступу до даних;

- інтерактивна і швидка графіка;

- спрощені інструменти аналізу, що дозволяють управляти

всіма аспектами аналізу за допомогою інтуїтивного

інтерфейсу;

- формування вихідних документів, придатних для публікації;

- автоматизація рутинних завдань.

Найбільш повно перерахованим вимогам задовольняють пакети

аналізу даних і технічної графіки (data analysis and technical graphics

software), що відрізняються від електронних таблиць і ділового

програмне забезпечення (ПЗ) великим вибором засобів аналізу та

побудови графіків, здатністю працювати з безліччю типів даних і

великими за обсягом наборами даних, а також підвищеною

продуктивністю за рахунок автоматизації рутинних завдань.

Одним із прикладів такого є програмний пакет Origin -

програмний продукт фірми OriginLab Corporation. В рамках даного

програмного пакету, на основі рівнянь або даних, що зберігаються у

файлі, можлива побудова дво- або тривимірних графіків, здійснення

перетворень Фур’є, згладжування, розкладання кривих по Гаусу і по

Лоренцу, статистичний аналіз наявної інформації і т.д.

Робота користувача в Origin має багато спільного з роботою в

таких популярних пакетах як Word або Excel, що полегшує його

освоєння [1]. Як один з додатків Windows, Origin сумісний з обміну

фрагментами документів або даних з іншими його додатками, що

дозволяє готувати закінчені друковані роботи.

Перед початком роботи з пакетом Origin необхідно зрозуміти

основну структуру проекту Origin і пов'язану з ним термінологію, а

також функціональні можливості пакету. Перелічені відомості

нададуть допомогу в ефективнішому використанні Origin, для аналізу

даних і створення необхідної графіки.

Графічний пакет Origin відображає робочий простір, який містить:

меню, рядок стану, робоче поле, інструментальну панель Default (за

замовчанням).

У графічному пакеті Origin робота організована за принципом

проектів. Проект Origin – сукупність «дочірніх» вікон, а також

наборів даних і змінних. «Дочірні» вікна рухомі і змінного розміру.

Кожне «дочірнє» вікно має власну структуру меню, яка

Рис. 3. Діалогове вікно математичних дій над колонками даних

Рис.4. Вид робочої області при завданні математичних дій

над колонками даних відображається, коли вікно активне. Наявність «дочірніх» вікон

дозволяє одночасно розглядати різні візуальні представлення даних,

спрощує маніпуляції з даними і їх аналіз.

Origin дозволяє проводити різні види математичного аналізу

досліджуваних даних. Прості дії над графіками проводяться шляхом

вибору в головному меню функції Analysis → Simple Math при

активному вікні Graph. В результаті даної команди в робочій області

з'являється діалогове вікно Math on/between Data set (рис.3 ). У вікні

Available Data вибираємо назву кривої, над якою необхідно провести

дію і символом → направляємо його у вікно Y1. Потім на клавіатурі

набирається необхідний оператор (+, – *, /, ^) і у вікні Y2 вказується

чисельне значення, на яке потрібно змінити вибрану колонку даних.

Отже, програмний пакет візуалізації даних Origin є популярним

серед освітян та науковців завдяки своїм широким можливостям і

конкретною спрямованістю [2]. Програмний продукт Origin є

актуальним при виконанні лабораторних робіт, практикумів з фізики,

де доцільно застосовувати графічні методи пояснення матеріалу для

ілюстрації порівняльних залежностей між фізичними величинами, що

описують процеси при зміні будь-якого параметру.

Оскільки, одним з найважливіших етапів наукової роботи

являється візуалізація досліджуваних і отриманих даних, то

актуальним є вивчення графічного математичного пакету Microcal

Origin.

4.

Потоки вводу-виводу в С++

Система вводу-виводу в стандартній бібліотеці С++ реалізована у вигляді потоків. Потік вводу-виводу – це логічний пристрій, який приймає та видає інформацію користувача. Кожен потік зв’язаний з фізичним пристроєм (клавіатура, монітор) або з файлом. Бібліотека потоків iostream реалізована як ієрархія класів та забезпечує широкі можливості для виконання операцій вводу-виводу. Далі наведено призначення деяких класів потокового вводу-виводу:

istream – підтримує операції по вводу;

ostream – підтримує операції по виводу;

iostream – підтримує операції по вводу-виводу;

іfstream – підтримує операції по вводу з файлу;

ofstream – підтримує операції по виводу у файл;

fstream – підтримує операції з файлами по вводу-виводу.

Стандартні потоки

Коли запускається програма на С++, автоматично створюються чотири стандартних потоки.

Потік	Призначення	Пристрій по замовчуванню
cin	Стандартний ввід	Клавіатура
cout	Стандартний вивід	Монітор
cerr	Стандартний вивід повідомлень про помилки	Монітор
clog	Стандартний вивід повідомлень про помилки (буферизований)	Монітор

Щоб мати можливість використовувати стандартні потоки необхідно підключити заголовочний файл iostream.h.

Об’єкт стандартного потоку вводу cin класу istream, зв’язаний із стандартним пристроєм вводу, за звичай клавіатурою. Об’єкт стандартного потоку виводу cout класу ostream, зв’язаний із стандартним пристроєм виводу, за звичай монітором. Об’єкт cerr класу ostream, зв’язаний із стандартним пристроєм виводу повідомлень про помилки. Потоки даних, що виводяться, для об’єкту cerr являються небуферизованими. Тобто кожна операція помістити в cerr приводить до миттєвої появи повідомлень про помилки. Об’єкт clog класу ostream, зв’язаний із стандартним пристроєм виводу повідомлень про помилки. Потоки даних, що виводяться, для об’єкту clog являються буферизованими. Тобто кожна операція помістити в clog може привести до того, що вивід буде зберігатися в буфері до тих пір, поки буфер повністю не заповниться або ж поки вмістиме буферу не буде виведене примусово.

Вивід в потік виконується за допомогою операції «помістити в потік», а саме перевантаженої операції <<. Дана операція перевантажена для виводу елементів даних стандартних типів, для виводу рядків та значень вказівників.

Операція << повертає посилання на об'єкт типу ostream, для якого вона викликана. Це дозволяє будувати ланцюжок викликів операції «помістити в потік», що виконуються зліва направо.

іnt і = 5; double d = 2.08; cout << "і = " << і << ", d = " << d << '\n'; Ці оператори приведуть до виведення на екран наступного рядка: і = 5, d = 2.08

Ввід потоку виконується за допомогою операції «взяти із потоку», а саме перевантаженої операції >>. Дана операція зазвичай ігнорує у вхідному потоці символи розділювачі та пробільні символи. Операція «взяти із потоку» повертає нульове значення (false), якщо зустрічає в потоці признак кінця файлу або виникає помилка при спробі читання із потоку.

^ Засоби форматування потоку

Система вводу-виводу дозволяє виконувати форматування даних та змінювати визначені параметри вводу інформації. Дані операції реалізовані за допомогою функцій форматування, прапорців та маніпуляторів.

Функція-член	Призначення
width(int wide)	Дозволяє задати мінімальну ширину поля для виведення значення. При вводі задає максимальне число символів, що читаються. Якщо значення, що виводиться, має менше символів, чим задана ширина поля, то воно доповнюється символами-заповнювачами до заданої ширини (за замовчуванням - пробілами). Якщо ж значення, що виводиться має більше символів, чим ширина відведеного йому поля, то поле буде розширене.
precision(int prec)	Дозволяє прочитати або встановити точність (число цифр після десяткової крапки), з якою виводяться числа з плаваючою крапкою. По замовчуванню числа з плаваючою крапкою виводяться з точністю, рівною шести цифрам.
fill(char ch)	Дозволяє прочитати або встановити символ-заповнювач.

void main() { double x; cout.precision(4); cout.fill('0'); cout << " x sqrt(x)\n"; for (x = 1.0; x <= 6.0; x++) { cout.width(7); cout << x << ' '; cout.width(7); cout << sqrt(x) << '\n'; } } Результат роботи програми наступний: x sqrt(x) 0000001 0000001 0000002 001.414 0000003 001.732 0000004 0000002 0000005 002.236 0000006 002.449

З кожним потоком зв'язаний набір прапорців, що керують форматуванням потоку. Вони являють собою бітові маски. Прапорці форматування і їхнє призначення приведені в табл.3. Встановити значення одного або декількох прапорців можна за допомогою функції-члену setf(long mask).

Список використаних джерел

1. А.А. Богданов Визуализация даных в Microcal Origin / М. : Альтекс , 2003. –

103 с.

2. Тюріна А.Д. Інтегровані програмні пакети /А .Д. Тюріна - М. : Ексмо, 2008 -

300 с