MU_LR_Informatika_1
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)
Кафедра «Мехатронные системы»
Ю.Л. Караваев
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Информатика»
Рекомендовано учебно-методическим советом ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» для использования в учебном процессе в качестве элемента ЭУМКД для студентов, обучающихся по направлению
221000.62 «Мехатроника и робототехника», 220100.62 «Системный анализ и управление», 150900.62 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»
Ижевск, 2013
1
УДК 004.4(07)
Составитель: Ю.Л. Караваев, старший преподаватель кафедры «Мехатронные системы»
Рецензент: А.В. Борисов, докт. физ.-мат. наук, директор «Института компьютерных исследований»
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Информатика» для студентов, обучающихся по направлению 221000.62 «Мехатроника и робототехника», 220100.62 «Системный анализ и управление», 150900.62 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», 2013. – 46 с., 3,9 МБ.
В методических указаниях сформулированы задания на лабораторные работы, приведен порядок выполнения работы в среде разработки Visual Studio 2010, представлена последовательность действий по созданию консольного приложения на языке программирования С++, рассмотрены инструменты компиляции и отладки программы.
2
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение |
4 |
Перечень лабораторных работ |
4 |
Порядок выполнения лабораторных работ |
4 |
Лабораторная работа №1 «Изучение среды разработки Visual Studio 2010. |
5 |
Базовые структуры» |
|
Лабораторная работа №2 «Сортировка элементов массива» |
27 |
Лабораторная работа №3 «Работа со строками». |
31 |
Лабораторная работа №4 «Структуры» |
35 |
Список литературы |
39 |
Приложение А - Пример оформления отчета по лабораторной работе |
40 |
3
Введение
Данные методические указания предназначены для ознакомления студентов со средой разработки программ на языке С++ Visual Studio 2010. Приводится широкий спектр возможностей среды разработки программного обеспечения Microsoft Visual Studio 2010, рассмотрены этапы разработки программы и их реализация во время подготовки и выполнения лабораторных работ. В ходе выполнения лабораторных работ студенты знакомятся с требованиями к оформлению отчетной документации и получают навыки составления отчета.
Перечень лабораторных работ
1.Лабораторная работа №1 «Изучение среды разработки Visual Studio 2010. Базовые структуры программирования».
2.Лабораторная работа №2 «Сортировка элементов массива».
3.Лабораторная работа №3 «Работа со строками».
4.Лабораторная работа №4 «Структуры».
Порядок выполнения лабораторных работ
1.Ознакомиться с теоретическим материалом (лекционные материалы, краткие сведения в МУ и самостоятельно во внеаудиторное время).
2.Получить задание на выполнение лабораторной работы (во время лабораторного занятия).
3.Изучить основы работы в среде разработки Visual Studio 2010.
4.Разработать алгоритм и программу в соответствии с индивидуальным заданием (во время лабораторного занятия).
5.Отладить программу (во время лабораторного занятия).
6.Продемонстрировать преподавателю вычислительный эксперимент.
7.Ответить на контрольные вопросы по данной работе (во время лабораторного занятия).
8.Оформить отчет по лабораторной работе (самостоятельно во внеаудиторное время). Пример отчета в приложении А.
9.Защитить лабораторную работу (во время лабораторного занятия).
Защита лабораторной работы включает в себя два этапа:
1.Защита отчета на правильность оформления и соблюдение стандартов.
2.Решение тестового задания и ответы на контрольные вопросы.
Отчет по лабораторной работе должен состоять из следующих основных разделов:
Задание
Введение
1.Разработка алгоритма
2.Разработка программы
3.Вычислительный эксперимент Заключение Список литературы
Пример оформления отчета представлен в приложении А.
4
Лабораторная работа №1
«Изучение среды разработки Visual Studio 2010. Базовые структуры»
1.1 Варианты индивидуальных заданий
Разработать алгоритм и программу в соответствии с вариантом индивидуального задания (Таблица 1.1). Программа разрабатывается на языке С++.
Таблица 1.1 – Варианты индивидуальных заданий
№ |
Задание |
|
|
1 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры четным |
|
|
2 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры нечетным |
|
|
3 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры кратным 3 |
|
|
4 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры кратным 4 |
|
|
5 |
Определить являются ли два числа, введенные с клавиатуры взаимопростыми |
|
|
6 |
Найти для двух чисел, введенных с клавиатуры НОД |
|
|
7 |
Найти для двух чисел, введенных с клавиатуры НОК |
|
|
8 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры простым |
|
|
9 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры представимым в виде 2n |
|
|
10 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры представимым в виде 3n |
|
|
11 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры представимым в виде 4n |
|
|
12 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры представимым в виде p2 |
|
|
13 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры представимым в виде p3 |
|
|
14 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры представимым в виде p4 |
|
|
15 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры составным |
|
|
16 |
Определить является ли число, введенное с клавиатуры полупростым (бипростым) |
|
|
5
1.2Краткие сведения
1.2.1Алгоритм: свойства, правила построения.
Алгоритм – понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение цели.
Любой алгоритм должен обладать следующими свойствами:
∙определенностью – за конечное число шагов либо должен быть получен результат, либо доказано его отсутствие;
∙результативностью – обязательным получением некоторого результата (числа, таблицы, текста, звука, изображения и т. д.) или сигнала о том, что данный алгоритм неприменим для решения поставленной задачи;
∙массовостью – возможностью получения результата при различных исходных данных для некоторого класса сходных задач;
∙формальностью – отвлечение от содержания поставленной задачи и строгое выполнение некоторого правила, инструкции;
∙дискретностью — возможностью разбиения алгоритма на отдельные элементарные действия.
Существуют следующие формы представления алгоритма:
∙Словесная (вербальная) на неформальном языке.
∙На языках программирования.
∙Графическая.
Словесная форма представления алгоритма имеет ряд недостатков. Для достаточно сложных алгоритмов описание становится слишком громоздким и не наглядным. Эта форма представления обычно используется лишь на начальных стадиях разработки алгоритма.
Алгоритм, записанный на языке программирования, называется программой.
Графическая форма представления алгоритмов является более наглядной и строгой. Алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких операторов. Такое графическое представление называется блок-схемой алгоритма.
Условные графические обозначения символов, используемых для составления блоксхемы алгоритма, стандартизированы [1]. Некоторые, часто используемые обозначения, приведены в табл. 1.2.
Отдельные блоки алгоритмов соединяются между собой линиями потоков, которые проводятся параллельно внешней рамке чертежа. Направления линий потока сверху вниз и слева направо принимаются за основные и, если линии потоков не имеют изломов, стрелками не обозначаются. Обратные направления линий потока помечаются стрелкой.
«Процесс» (этап вычисления) изображается прямоугольником, внутри которого записывается набор действий. Ромбом изображается «решение», внутри которого осуществляется проверка условия. Ввод исходных данных и вывод результатов изображаются параллелограммами, внутри которых пишутся слова «ввод» или «вывод» и перечисляются переменные, подлежащие вводу или выводу.
6
Таблица 1.2 - Условные графические обозначения символов
Название блока |
Обозначение |
Название блока |
Обозначение |
Начало или
Условие
конец алгоритма
Процесс
Предопределенный
(действие или серия
процесс
действий)
(вспомогательный алгоритм)
Ввод/вывод |
|
А |
|
Разрыв |
|
||
данных |
А |
||
|
Линии
Комментарии
потока
Представление алгоритма в виде блок-схемы является промежуточным, так как алгоритм в таком виде не может быть непосредственно выполнен ЭВМ, но помогает пользователю при создании (написании) программы для ПК.
Использование блок-схем дает возможность:
•наглядно отобразить базовые конструкции алгоритма;
•сосредоточить внимание на структуре алгоритма, а не на синтаксисе языка;
•анализировать логическую структуру алгоритма;
•преобразовывать алгоритм методом укрупнения (сведения к единому блоку) или детализации – разбиения на ряд блоков;
•использовать принцип блочности при коллективном решении сложной задачи;
•осуществить быструю проверку разработанного алгоритма (на уровне идеи);
•разобрать большее число учебных задач. Составление блок-схемы алгоритма является важным и в большинстве случаев необходимым этапом решения сложной и большой задачи на ЭВМ, значительно облегчающим процесс составления программ.
1.2.2 Базовые структуры программирования
Выделяют три основные структуры алгоритмов:
1.Линейная.
2.Разветвляющаяся (альтернатива «если– то– иначе» или «если– то»).
3.Циклическая (повторение).
Линейная структура – является основной. Она означает, что действия выполняются друг за другом (рисунок 1).
7
Рисунок 1.1 - Линейная структура
Прямоугольник, показанный на рисунке, может представлять как одну единственную команду, так и множество операторов, необходимых для выполнения сложной обработки данных, где F1 и F2 – некоторые команды для соответствующего исполнителя. Команды записываются с помощью операции присваивания.
Присваивание переменной какого-либо значения или присваивание одной переменной значения другой переменной является наиболее часто выполняемым действием в программе, написанной на любом языке программирования. В языке программирования присваивание является операцией и обозначается как «:=». Это означает, что при выполнении этой операции происходит не только присваивание значения определенной переменной, но и возвращается некоторое значение.
Разветвляющаяся структура (ветвление) – это структура, обеспечивающая альтернативный выбор в зависимости от заданного условия. Выполняется проверка условия, а затем выбирается один из путей (рисунок 2), где P – это условие, в зависимости от истинности (Да)1 или ложности (Нет) которого управление передается по одной из двух ветвей.
Рисунок 1.2 - Ветвление
Может оказаться, что для одного из результатов проверки условия ничего предпринимать не надо. В этом случае можно применять только один обрабатывающий блок (рисунок 3).
Эта структура называется также ЕСЛИ – ТО – ИНАЧЕ. Каждый из путей (ТО или ИНАЧЕ) ведет к общей точке слияния, так что выполнение программы продолжается независимо от того, какой путь был выбран.
Циклическая структура (или повторение) предусматривает повторное выполнение некоторого набора действий.
Циклы позволяют записать длинные последовательности операций обработки данных с помощью небольшого числа повторяющихся команд.
8
Рисунок 1.3 - Неполное ветвление
Итерационным называется цикл, число повторений которого не задается, а определяется в ходе выполнения цикла. В этом случае одно повторение цикла называется итерацией.
Различают цикл с предусловием и цикл с постусловием.
Цикл начинается с проверки логического выражения «P». Если оно истинно, то выполняется «F», затем все повторяется снова, до тех пор, пока логическое выражение сохраняет значение «истина». Как только оно становится ложным, выполнение операций «F» прекращается и управление передается по программе дальше.
Так как выражение, управляющее циклом, проверяется в самом начале, то в случае, если условие сразу окажется ложным, операторы циклической части «F» могут вообще не выполняться. Операторы циклической части «F» должны изменять переменную (или переменные), влияющую на значение логического выражения, иначе программа «зациклится» – будет выполняться бесконечно. Рассмотренная циклическая конструкция называется цикл «пока», или цикл с предусловием (см. рисунок 4).
Рисунок 1.4 – Цикл с предусловием
Существует и иная конструкция цикла, которая предусматривает проверку условия после выполнения команд, встроенных внутрь цикла. Это цикл с постусловием (см. рисунок
5).
9
Рисунок 1.5 – Цикл с постусловием
1.2.3. Реализация базовых структур программирования на языке программирования С/С++
Оператор условия if
Программы, которые принимают решения, выполняют условную обработку. Другими словами, на основании результата одного или нескольких условий программа будет выполнять определенные операторы.
Оператор C++ if позволяет вашим программам осуществлять проверку и затем на основании этой проверки выполнять операторы. Формат оператора if следующий:
if (условие_выполняется) оператор;
Обычно оператор if выполняет проверку, используя операцию сравнения C++. Если результат проверки является истиной, if выполняет оператор, который следует за ним.
Для указания операторов, которые должны выполняться, когда условие ложно, ваши программы должны использовать оператор else. Ниже приведен формат оператора else:
if (условие_истинно) оператор;
else
оператор;
Операторы цикла - эти операторы служат для повторного выполнения какого-либо действия.
Цикл for
Одной из наиболее широко используемых операций в ваших программах является повторение одного или нескольких операторов определенное число раз.
Оператор C++ for предоставляет чрезвычайно простую возможность вашим программам повторять один или несколько операторов указанное число раз.
Если ваша программа использует оператор for (часто называемый циклом for), она должна указать переменную, которая называется управляющей переменной, хранящей количество выполнений цикла. Например, следующий цикл for использует переменную count для хранения количества выполнений цикла. В данном случае цикл будет выполнен десять раз.
for (count = 1; count<= 10; count++)
оператор;
Цикл for состоит из четырех частей. Первые три части управляют количеством выполнений цикла. Сначала оператор count = 1, присваивает переменной управления начальное значение. Цикл for выполняет эту инициализацию один раз при запуске цикла. Далее цикл проверяет условие count<= 10. Если условие истинно, цикл for выполняет следующий оператор. Если условие ложно, цикл завершается и программа продолжает свое выполнение с первого оператора, следующего за циклом. Если условие истинно и цикл for выполняет свой оператор, то после этого цикл увеличивает переменную count, используя оператор count++. Далее программа проверяет условие count <= 10. Если это условие все еще истинно, то опять повторяется выполнение оператора внутри цикла, увеличение и проверка переменной count.
for |
(count = 1; |
count<= 10; |
count++) |
Инициализация Проверка Увеличение
10