Введение
Дисциплина “Алгоритмы и методы вычислений” относится к разряду обязательных дисциплин профессионально-ориентированного направления „Компьютерная инженерия”.
Необходимым предусловием для осваивания данной дисциплине есть знание студентами таких учебных курсов, как „Высшая математика” и „Дискретная математика”.
Исходя из того факта, что материал, излагаемый в курсе данной дисциплины, тесно связан с математическим циклом дисциплин, по мнению авторов, для закрепления освоенного материала на практике вполне обоснованным является использование в качестве базового, одной из версий пакета МathСad (МК).
Изучение дисциплины способствует более глубокому пониманию инженерных задач в области оптимизации процессов и освоению современных методов их решения.
1Лабораторная работа №1 основы и принципы работы с пакетом MathCad
Цель работы: получить первичные навыки работы с инструментарием MathCad (МК).
1.1Основные приемы работы с пакетом мк
В простейшем случае работа с системой МК сводится к подготовке в окне редактирования задания на вычисления и к установке форматов для их результатов. Для этого используются различные приемы подготовки блоков.
Общение пользователя с системой МК происходит на некотором промежуточном математически ориентированном языке визуального программирования – входном языке. Многие математические записи этом языке вводятся просто выводом шаблонов соответствующих операторов и функций. Этот язык настолько приближен к обычному математическому языку описания вычислительных задач, что практически не требует их программирования. Нужно лишь точное описание алгоритма решения задачи на привычном математическом языке.
Входной язык системы MК – типичный пример языка визуального программирования. Он ориентирован на автоматическое составление программ сложных математических вычислений вводом и заполнением шаблонов математических операций. Сама программа при этом генерируется автоматически.
Операторы и функции в МК используются для создания математических выражений – формул, которые могут вычисляться в численном или символьном виде. Надо сразу отличать их от строковых и просто текстовых данных.
Важным объектом входного языка МК являются переменные – по существу это поименованные области памяти, несущие некоторые значения. С переменными связано понятие присваивания им значений. Символ присваивания « := » отличен от обычно используемого в математике знака равенства « = ». Это связано с тем, что знак равенства интерпретируется в математическим выражениях соответственно контексту. Например, х = у либо означает присваивание переменной х значения ранее определенной переменной у, либо означает просто факт равенства значения х значению у.
Рисунок 1.1 – Окно MК
Такая двойственность недопустима в машинных программах. Поэтому в системах МК долгое время знак « = » использовался только как знак вывода результатов вычислений, а для присваивания переменным значений использовался знак « := ». Наконец, для обозначения отношения величин х и у, как равенства применяется жирный знак равенства « = ».
Работа с формульным редактором
Фактически система МК интегрирует в себе три редактора: формульный, текстовый и графический. Для запуска формульного редактора достаточно установить курсор мыши в любом свободном месте окна редактирования и щелкнуть левой клавишей. Появится визир в виде маленького красного крестика. Его можно перемещать клавишами перемещения курсора. Визир не надо путать с курсом мыши – он живет своей жизнью.
Визир указывает место, с которого можно начинать набор формул – вычислительных блоков. В зависимости от места расположения визир может менять свою форму.
Подготовка вычислительных блоков облегчается благодаря возможности ввода шаблона того или иного оператора.
Для этого в MК служат палитры с наборами шаблонов различных математических символов и операторов.
Каждое математическое выражение, график или текстовая область с комментариями образуют блоки. Блоки имеют обычно невидимые прямоугольные границы. Для наблюдения за границами блоков можно использовать команду Region в позиции View главного меню. При этом блоки будут представлены прямоугольниками с белым фоном, тогда как фон основного окна будет серым. Перекрытие блоков нежелательно. Для его устранения служит команда Separate Region (Разделить области) в позиции главного меню Format.
Блоки выполняются строго поочередно с просмотром их слева – направо и сверху – вниз. В ходе исполнения документа блоки просматриваются в указанном выше порядке, распознаются, компилируются и затем исполняются.
При выполнении сложных вычислений их время может быть слишком большим. Для прерывания работы можно нажать клавишу Esc. После прерывания можно возобновить работу, нажав клавишу F9 или сделав активной пиктограмму с изображением жирного знаки равенства.