Лабораторна робота № 4 алгоритми лінійної структури,

РЕАЛІЗОВАНІ НА С++

Теоретична частина

У загальному мова програмування базується на двох основних поняттях - дані і алгоритми. Дані-це інформація, яку обробляє програма. Алгоритми - методи, які використовує програма. Мова С++ є процедурною, тобто основний акцент в ній робиться на алгоритмах. Це означає, що спочатку визначається послідовність дій, а потім ці дії реалізуються з допомогою мови програмування. Програма містить набір процедур, які комп’ютер повинен виконати для досягнення необхідного результату. Програмування на С++ є структурним. Програми проектуються за принципом "зверху вниз", ідея якого полягає у розбитті великої задачі на менші і такі, що легко розв’язуються.

Дані в С++ бувають прості і складені. Прості типи наведено в таблиці.

Типи даних:

Тип	Розмір, байт	Діапазон	Опис
char signed char	1	Від -128 до 127	Символьний тип. Містить один символ або рядок символів. Кожен символ представляється одним байтом. Компілятор розрізняє як окремі наступні типи: char, signed char і unsigned char
unsigned char	1	Від до 255	Символьний тип. Кожен символ представляється одним байтом (значення в діапазоні від 0 до 255)
short signed short	2	Від -32768 до 32767	Цілий тип. Скорочене позначення типу short int. Довжина цього типу поза залежністю від використовуваного компілятора завжди більше або дорівнювати довжині значення типу char і менше або дорівнює довжині значення типу int
Unsigned short	2	Від 0 до 65535	Беззнаковий цілий тип
int signed int	42	Від -2147483648 до 2147483647	Цілий тип. Довжина цього типу поза залежністю від використовуваного компілятора завжди більше або дорівнює довжині значення типу short int
unsigned int	4	Від 0 до 4294967259	Беззнаковий цілий тип
intn	n/8		Цілий тип, розмір у бітах якого визначається значенням п, і може бути рівним 8, 16, 32 або 64 бітам
long signed long	4	Від -2147483648 до 2147483647	Цілий тип. Скорочене позначення типу long int
unsigned long	4	Від до 4294967259	Беззнаковий цілий тип
float	4	Від 3.4Е-38 до 3.4Е+38	Тип даних із плаваючою крапкою

До складених типів належать покажчики, масиви, перерахування, об’єднання, структури, класи. Більш детально вони будуть розглянуті в наступних лабораторних роботах.

Основними поняттями у програмуванні є

Імена ( ідентифікатори ) - послідовність символів для позначення об'єктів програми ( змінних , масивів , функцій і інших .) .

Операції . Існують такі типи операцій:

- Арифметичні операції:

Оператор	Операція
-	Унарний мінус, віднімання
+	Додавання
--	Декремент
++	Інкремент
*	Множення
/	Ділення
%	Залишок від ділення

- Логічні операції:

Оператор	Операція
&&	І
||	АБО
!	НЕ

- Операції порівняння:

Оператор	Операція
<	Менше
<=	Менше-рівне
>	Більше
>=	Більше-рівне
!=	Не дорівнює
==	Дорівнює

• Порозрядні операції:

Оператор	Операція
&	І
|	АБО
~	НЕ
^	Виключаюче АБО
>>	Зсув вправо
<<	Зсув вліво

Ключові слова - це слова мови, що мають певне призначення і не можуть використовуватися в якості ідентифікаторів .

Дані - величини , оброблювані програмою.

Константи - це дані , які зафіксовані в тексті програми і не змінюються в процесі її виконання.

Змінні - це дані , які можуть змінювати свої значення в ході виконання програми .

Вирази - елементи мови , призначені для виконання необхідних обчислень, складаються з констант , змінних , покажчиків функцій , об'єднаних знаками операцій . Вирази записуються у вигляді лінійних послідовностей символів.

Програмування включає в себе наступні етапи

1. Скориставшись текстовим редактором, написати текст програми і зберегти її в файлі. Цей файл буде вихідним кодом програми.

Допустимі розширення імен вихідного коду

2. Скомпілювати вихідний код. Це означає виконання програми, яка транслює вихідний файл у машинний код. Файл, що містить трансльований код, називається об’єктним кодом.

3. Зв’язати об’єктний код програми з об’єктними кодами функцій, використаних в програмі (додатковим кодом) і скомпонувати їх у єдину програму. Файл, який містить цю програму, називається виконуваним кодом.

Програми на С++ мають наступну структуру

1. Директиви препроцесора

#include

Змушує препроцесор включити у файл програми файли стандартних бібліотек або будь-який інший файл.

2. Блок опису вхідних змінних

3. Заголовок функції main() і її тіло у фігурних дужках{}. Тіло функції містить інструкції для комп’ютера. Кожна завершена функція називається оператором і завершується крапкою з комою. Слово, що стоїть перед назвою функції, називається типом функції (фактично, це тип результату, одержаного при виконанні функції). У круглих дужках після назви функції мітиться список аргументів (параметрів) функції.

4. Оператор return, що завершує виконання функції main()

Нижче наведено приклад програми, що здійснює перемноження двох чисел

#include <stdio.h> //підключення стандартної бібліотеки вводу/виводу

#include <math.h>//підключення стандартної бібліотеки математичних функцій

float x,y,z; //змінні типу „з плаваючою крапкою”

float main()

{

printf("Enter the number x:"); //вивід на екран тексту вимоги введення 1-го множника

scanf("%f",&x); //зчитування введеного числа у форматі„з плаваючою крапкою”

printf("Enter the number y:"); //вивід на екран тексту вимоги введення 2-го множника

scanf("%f",&y); //зчитування введеного числа у форматі„з плаваючою крапкою”

z=x*y;

printf("result\n%f\n",z); //виведення результату множення у форматі„з плаваючою крапкою”, \n-перехід на новий рядок

return (0);

}

Стандартні бібліотеки

Специфікація ANSI мов С и C++ визначає набір функцій стандартної бібліотеки. Незважаючи на те що стандартна бібліотека дуже велика, у ній можна виділити кілька великих функціональних груп.

Стандартні функції вводу/виводу. Їхні описи включені у файл заголовків stdio.h і віртуальний заголовок cstdio. У цю групу включають функції консольного вводу/виводу, такі як printf, scanf, gets, puts, getchar і putchar. Сюди також входять функції файлового вводу/виводу fopen (для відкриття файлів), fprintf, fscanf, fputs, fgets і ряд інших (для читання/ запису текстових файлів), fread і fwrite (для читання/ запису двійкових файлів). Також до цієї групи відносяться функції одержання поточної позиції у файлі й установки нової позиції у файлі (fseek, ftell, rewind), що дозволяють організувати довільний доступ до даних у файлі

Нижче приведені основні функції консольного вводу/виводу

• getchar() повертає черговий символ із клавіатури як ціле;

• gets(s) читає символи з клавіатури до появи символу нового рядка і поміщає їх у рядок s (сам символ нового рядка в рядок не включається);

• printf (fmt, par1, par2, ...) виводить рядок параметрів par1, раг2 і т.д. у форматі, визначеному рядком fmt на стандартний пристрій виводу (звичайно монітор). Повертає число виведених символів (див. опис функції printf);

• putchar(ch) виводить символ ch на стандартний пристрій виводу. Якщо вивід успішний, повертається значення ch,;

• puts(s) виводить рядок s на стандартний пристрій виводу, додаючи наприкінці символ нового рядка. Повертає ненегативне значення при успіху або EOF -при помилці;

• scanf (fmt, par2, раг2, ...) уводить рядок параметрів раr1, раг2 і т.д. у форматі, обумовленому рядком fmt зі стандартного пристрою вводу (із клавіатури), повертає число змінних, котрим привласнене значення

Для реалізації потокового вводу/виводу використовується функції. Описані в iostream.h

При підключенні цього файлу за допомогою директиви # include <iostream.h> в програмі автоматично створюються віртуальні канали зв'язку cin для введення з клавіатури і cout для виведення на екран, а також операції приміщення в потік << і читання з потоку >>.

За допомогою об'єкта cin та операції >> можна присвоїти значення будь-якої змінної. Наприклад, якщо змінна x описана як целочисленная, то команда cin >> x;

означає, що в змінну x буде записано якесь ціле число, введене з клавіатури. Якщо необхідно ввести декілька змінних, то слід написати

cin >> x >> y >> i;.

Об'єкт cout і операція << дозволяє вивести на екран значення будь-якої змінної або текст. Текст необхідно укладати в подвійні лапки. Запис

cout << x;

означає виведення на екран значення змінної x.

Функції роботи з рядками. Їхні описи включені у файл заголовків string.h і віртуальний заголовок cstring. У цю групу входять функції роботи з простими рядками типу char*: strlen повертає довжину рядка, strcpy копіює рядок в іншу і strcat додає рядок у кінець рядка. Функція stremp використовується для порівняння двох рядків на співпадіння. Інші важливі функції: strncat, strnemp, strncat і strstr. Є також ряд функцій типу strchr для пошуку необхідного символу. Функція strtok корисна для розбивки рядка на окремі елементи.

• strcat(s1_fs2) додає s2 до s1;

• strcmp(s1, s2) порівнює рядки і повертає негативне (якщо s1 менше s2), нульове (якщо s1 дорівнює s2) або позитивне (якщо s1 більше s2) значення;

• strcpy(s1, s2) копіює s2 у s1;

• strlen(s) повертає довжину рядка (без врахування символу завершення рядка);

• strncat(s1, s2, n) додає s2 до s1, але не більш n символів;

• strncmp(s1, s2, n) аналогічна strcmp, але порівнює не більше n символів;

• strncpy(s1, s2, п) копіює s2 у s1, але не більш n символів;

• strstr(s1, s2) пошук першого входження підрядка s2 у рядок s1.

• strchr(s,ch) повертає покажчик на перше входження символу ch у рядок s, якщо його немає, то повертається null;

• strcoll(s1,s2) аналог strcmp, але враховує установки локалізації

• strcspn(s1, s2) повертає значення індексу будь-якого з символів з s2 у рядку s1;

• strerror(n) повертає покажчик на рядок з описом помилки номер n;

• strpbrk(s1, s2) аналогічна strcspn, але повертає покажчик, а не індекс;

• strrchr(s, ch) аналогічна strchr, але пошук ведеться з кінця рядка;

strspn(s1, s2) повертає індекс першого символу в s1, відсутнього в s2;

Функції визначення типу символу. Їхні описи включені у файл заголовків ctype.h і віртуальний заголовок її type. Ці функції дозволяють визначити приналежність символу до визначеної категорії.

Математичні функції. Їхні описи включені у файл заголовків math.h і у віртуальний заголовок cmath. До цієї групи відносяться такі стандартні тригонометричні і гіперболічні функції, sin, cos, tan, asin, acos, atan, sinh, cosh і tanh. Також включаються функції pow для обчисленні ступеня числа, ехр для обчислення експонентної функції і логарифмічні функції log і log 10, а також функція для обчислення найближчого більшого цілого ceil, функції для обчислення найближчого меншого цілого floor, fabs, fmod, frexp, ldexp, modf і функції обчислення квадратного кореня sqrt. Необхідно відзначити, що такі математичні по своїй природі функції, як abs і rand, описані у файлі stdlib.h, а не в math.h.

Функція	Прототип
abs	intabs(inti) Повертає абсолютне значення цілого аргументу i
acos	double acos (double x); Функція арккосинуса. Значення аргументу має перебувати в діапазоні від -1 до +1
asin	double asin (double x); Функція арксинуса. Значення аргументу повинне перебуває в діапазоні від -1 до +1
atan	double atan (double x); функція арктангенса
atan2	double atan2 (double у, double x); Функція арктангенса від значення у / х
cabs	double cabs (struct complex znum); Обчислює абсолютне значення комплексного числа znum. Визначення структури (типу) complex - у файлі math.h
cos	double cos (double x); Функція косинуса. Кут (аргумент) задається в радіанах
cosh	double cosh (double x); Повертає значення гіперболічного косинуса х
exp	double exp (double x); Обчислює значення е ^ x (експоненціальна функція)
fabs	double fabs (double x); Повертає абсолютне значення речового аргументу х подвійної точності
floor	double floor (double x); Знаходить найбільше ціле, яке не перевищує значення х. Повертає його у формі double
fmod	double fmod (double x, double y); Повертає залишок від ділення нецілого х на у
hyport	double hyport (double x, double у); Обчислює гіпотенузу z прямокутного трикутника за значеннями катетів х, у (z ^ 2 = х ^ 2 + у ^ 2)
labs	double labs (long x); Повертає абсолютне значення цілого аргументу long x
ldexp	double ldexp (double v, int e); Повертає значення виразу v * 2 ^ e
log	double log (double x); Повертає значення натурального логарифма
log10	double log10 (double x); Повертає значення десяткового логарифма
poly	double poly (double x, int n, double з []); Обчислює значення полінома: C [n] x ^ n + C [n-1] x ^ (n-1) + ... + C [1] x + C [0]
pow	double pow (double x, double y); Повертає значення х ^ у, тобто х в ступені у
pow10	double pow10 (int p); Повертає значення 10 ^ p
sin	double sin (double x); Функція синуса. Кут (аргумент) задається в радіанах
sinh	double sinh (double x); Повертає значення гіперболічного синуса х
sqrt	double sqrt (double x); Повертає позитивне значення квадратного кореня
tan	double tan (double x); Функція тангенса. Кут (аргумент) задається в радіанах
tanh	double tanh (double x); Повертає значення гіперболічного тангенса для х

Функції роботи з пам'яттю. Їхні описи включені у файл заголовків stdlib.h і у віртуальний заголовок cstdlib. В основному ці функції використовуються в бібліотеці для сумісності з мовою С.До них відносяться функції malloc, free, calloc і realloc. У мові С++ для тих же цілей переважно використовуються оператори new і delete.

Робота з програмою Microsoft Visual C++

Головне вікно програми має вигляд, зображений на рис.1

Щоб почати роботу, необхідно обрати FileNewFilesC++ Source File (рис.2).

Після завершення набору тексту програми натиснути кнопку(Build). Після виправлення помилок в разі їх виникнення, запустити програму на виконання, натиснувши кнопку Run

Рис.1. Загальний вигляд головного вікна програми Microsoft Visual C++

Рис.2. Вибір типу створюваного файлу.