I. Графическое представление экспериментальных и теоретических результатов

I.1 Пакеты прикладных программ научной графики

I.1.1 Представление результатов в виде таблиц и графиков.

В научных исследованиях большое значение имеет наглядное и доступное в понимании представление полученных результатов. Для численных результатов широкое распространение получили формы представления, состоящие в использовании графиков. Вопросам технического обеспечения процесса представления графиков традиционно уделяется большое внимание. В «докомпьютерные времена» для построения графиков широко использовалась миллиметровая бумага как сама по себе, так и в комбинации с калькой [1]. Появление компьютеров, обеспечивающих графический вывод информации как на экран дисплея, так на печатающие устройства привело к существенному прогрессу в представлении графиков.

Для компьютерного оформления графиков необходимо иметь соответствующее программное обеспечение. Один из традиционных путей состоит в использовании языков программирования различного уровня [2]. Однако, такой подход трудоемок и является целесообразным при решении нестандартных задач. Ряд многофункциональных пользовательских компьютерных программ, таких как MS Excel и т.д., обеспечивают достаточно удобное и не требующее больших трудовых затрат представление числовой информации в виде графиков [3,4]. Однако, получить необходимую форму представления графика в этом случае удается далеко не во всех случаях, что является следствием универсальности пакетов прикладных программ.

Рис. I. 1. Пример табличного задания функции.

Для графического представления численных данных, принятого в научных исследованиях разработаны специализированные пакеты прикладных компьютерных программ. В настоящее время известно большое число таких программ, работающих на различных компьютерах под управлением различных систем. В нашем рассмотрении мы остановимся на пакете Microcal Origin 4.12 для компьютеров IBM, работающим под управлением Windows в 32-х разрядном режиме. Вряд ли представляется возможным привести какие-либо аргументы в пользу преимуществ этого пакета перед другими аналогичными. Возможности практически всех пакетов примерно одинаковы, однако нам было необходимо на чем-то остановиться. Кроме того, как показывает опыт, владение каким-либо одним пакетом позволяет относительно легко осваивать новые, так что наш выбор не приводит к принципиальным ограничениям.

Как правило, практически во всех пакетах исходные численные данные хранятся в виде таблицы, в которой данные сгруппированы по столбцам. Каждый столбец соответствует отдельной переменной. Простейшие примеры таких таблиц хорошо известны из школьного курса. На Рис. I.1 приведен пример табличного задания функции y = sin(x): первый столбец – значения переменной X (аргумент), второй столбец – значения переменной Y (функция).

Для первичного ввода данных в таблицу прикладной компьютерной программы существует два принципиальных способа. Первый способ – «ручной» ввод данных с клавиатуры. Второй способ – работа с файлами. Правилом хорошего тона является второй способ, при котором исходные данные оформлены каким-либо способом в виде отдельного дискового файла. Большинство современных физических приборов либо имеют собственный компьютер, либо обеспечивают связь с внешним компьютером так, что первичные результаты эксперимента так же хранятся в виде файла. Кроме того, результаты каких-либо компьютерных расчетов обычно сохраняют в виде файлов.

Наиболее универсальным файлом данных, безусловно, является ASCII - файл, так как этот стандарт распознается практическими всеми пакетами прикладных программ, включая текстовые редакторы, табличные процессоры, СУБД и т.д. [5]. Данные из ASCII - файла могут быть импортированы, в том числе, и в Microcal Origin.

После того, как данные введены можно приступать непосредственно к построению графика. Основная задача человека – выбрать тип графика, который следует построить. Остальное компьютер выполнит в автоматическом режиме. После первичного построения графика компьютером, обычно требуется некоторая доработка формы представления, что достаточно легко решается в диалоговом режиме.