МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования “Витебский Государственный

технологический университет”

ИНФОРМАТИКА, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Методические указания и задания к контрольным работам для студентов специальностей: 1-50-01-02 «Конструирование и технология швейных изделий», 1-50-02-01 «Конструирование и технология изделий из кожи», 1-50-01-01 «Технология пряжи, тканей, трикотажа и нетканых материалов» ФПКиПК

ВИТЕБСК

2008

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования “Витебский Государственный Технологический Университет”

РЕКОМЕНДОВАНО: Зам. председателя редакционно-издательского Совета УО ВГТУ _______________ В. В. Пятов «____»___________ 2007 г.

УТВЕРЖДАЮ: Первый проректор УО ВГТУ _______________С. И. Малашенков «____»___________ 2007 г.

ИНФОРМАТИКА, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

методические указания и задания к контрольным работам для студентов специальностей: 1-50-01-02 «Конструирование и технология швейных изделий», 1-50-02-01 «Конструирование и технология изделий из кожи», 1-50-01-01 «Технология пряжи, тканей, трикотажа и нетканых материалов» ФПКиПК.

ВИТЕБСК

2008

УДК 004

ИНФОРМАТИКА, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА: методические указания и задания к контрольным работам для студентов специальностей: 1-50-01-02 «Конструирование и технология швейных изделий», 1-50-02-01 «Конструирование и технология изделий из кожи», 1-50-01-01 «Технология пряжи, тканей, трикотажа и нетканых материалов» ФПКиПК.

Витебск: Министерство образования Республики Беларусь, УО «ВГТУ», 2008

Составитель: доц. Казаков В. Е.

В настоящих методических указаниях приведена методика решения задач с помощью языка программирования Pascal и электронных таблиц MS Excel. В указаниях также представлены требования к оформлению и защите контрольной работы.

Методические указания предназначены для использования студентами специальностей: 1-50-01-02 «Конструирование и технология швейных изделий», 1-50-02-01 «Конструирование и технология изделий из кожи», 1-50-01-01 «Технология пряжи, тканей, трикотажа и нетканых материалов» ФПКиПК при выполнении контрольных работ по курсу «Информатика, численные методы и компьютерная графика» и подготовке к их защите.

Одобрено кафедрой информатики УО “ВГТУ”:

1 сентября 2008 г., протокол № 1.

Рецензент: Шарстнёв В.Л.

Редактор: Терентьев В. П.

Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательским советом УО «ВГТУ» “___”___________ 2008 г., протокол № _____

Ответственный за выпуск: Соколов И. В.

Учреждение образования

«Витебский государственный технологический университет»

_________________________________________________________________

Подписано к печати _________ Формат ________ Уч.-изд. листов._____

Печать ризографическая. Тираж ____ экз. Заказ №________ Цена _________

_________________________________________________________________

Отпечатано на ризографе Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет». Лицензия 02330/0133005 от 01.04.2004

210035, Витебск, Московский пр-т, 72

Содержание

Введение 4

Постановка задачи 5

Методика решения задач с помощью языка программирования Pascal 5

Разработка алгоритма 5

Словесное описание алгоритма решения задачи 6

Реализация программы в среде Borland Pascal 7.0 7

Разработка блок-схемы алгоритма 8

Оформление отчёта по решению задачи средствами языка Pascal 10

Примеры выполнения заданий средствами языка Паскаль 10

Методика решения задач с помощью электронных таблиц MS Excel 17

Разработка структуры таблицы 17

Вычисления в таблице 19

Представление результатов в виде диаграммы 20

Оформление отчёта о решении задачи средствами Excel 21

Пример выполнения задания средствами Excel 21

Защита контрольной работы 27

Задания к контрольной работе 28

Задание №1 28

Задание №2 29

Задание №3 30

Задание №4 31

Введение

“Информатика, численные методы и компьютерная графика” - одна из базовых дисциплин в комплексе фундаментальной подготовки инженеров по автоматизации.

Целью дисциплины является изучение основ современной информатики, формирование у студентов современных теоретических знаний и практических навыков в области информатики и применения ЭВМ, необходимых как в течение учебного процесса в вузе, так и в сфере научно-практической деятельности будущих специалистов.

В результате изучения дисциплины студент должен знать основные понятия теории информации, организацию, устройство, характеристики ЭВМ, операционные системы и управление вычислительными ресурсами, компьютерное моделирование с применением численных методов, языки программирования и основы алгоритмизации, прикладное программное обеспечение.

В результате изучения дисциплины студент должен уметь владеть научной организацией труда с применением компьютерной обработки информации, приобретать знания, пользуясь современными информационными технологиями, вести исследования в своей прикладной области, организовать и вести делопроизводство.

Настоящие методические указания составлены в соответствии с рабочей программой курса “Информатика, численные методы и компьютерная графика” и предназначены для студентов специальности «Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность)» заочной формы обучения.

В методических указаниях приведены варианты заданий контрольных работ, требования к оформлению отчёта, а также пример оформления задания.

Постановка задачи

Решение любой задачи начинается с исследования её условия. На данном этапе формулируется цель решения задачи и подробно описывается ее содержание, определяются входные данные (те значения, которые будет вводить пользователь программы), выходные данные (те значения, которые требуется найти и вывести на экран программе), промежуточные величины. Кроме того, выясняется, при каких входных данных задача имеет решение.

Корректность постановки задачи является важным моментом, так как от нее в значительной степени зависят другие этапы.

Непосредственно на данном этапе решается вопрос о выборе инструментального средства для решения задачи, т. е. с помощью какого программного продукта решение задачи будет наиболее удобным.

Методика решения задач с помощью языка программирования Pascal

Процесс решения задачи с помощью языка программирования (в нашем случае с помощью языка Pascal) можно разделить на несколько этапов:

1. Разработка алгоритма.

2. Реализация алгоритма на языке программирования.

3. Тестирование программы.

Разработка алгоритма

Для начала дадим определение самому понятию «алгоритм».

Алгоритм — это последовательность действий, которая позволяет на основе исходных данных получить определённый результат. Алгоритмами, например, являются: последовательность операций, используемых при сложении, умножении матриц; решение алгебраических уравнений и т.п.

Применительно к ЭВМ алгоритм определяет вычислительный процесс, начинающийся с обработки некоторой совокупности возможных исходных данных и направленный на получение определенных этими исходными данными результатов. Термин «вычислительный процесс» распространяется и на обработку других видов информации, например, символьной, графической или звуковой.

Если вычислительный процесс заканчивается получением результатов, то говорят, что соответствующий алгоритм применим к рассматриваемой совокупности исходных данных. В противном случае говорят, что алгоритм неприменим к совокупности исходных данных. Любой применимый алгоритм обладает следующими основными свойствами:

Результативность алгоритма означает возможность получения результата после выполнения конечного количества операций. То есть после того, как программа, разработанная на основе алгоритма, закончит работу, пользователь должен увидеть на экране результат (искомые значения, текстовые сообщения, таблицу, рисунок и т.д.).

Определенность алгоритма состоит в совпадении получаемых результатов независимо от пользователя и применяемых технических средств. Это означает, что программа должна одинаково работать на любом компьютере.

Массовость означает возможность применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных. Например, алгоритм решения конкретного квадратного уравнения 2x²+3x-9=0 не обладает данным свойством, он будет возвращать один и тот же результат: х₁=1.5 ,х₂=-3. А вот алгоритм, позволяющий ввести пользователю коэффициенты уравнения уже можно считать полноценным, по крайней мере, отвечающим требованию наличия массовости применения.

Итак, необходимо разработать последовательность действий, которая, используя входные данные, позволит получить требуемый результат.

При построении алгоритма используют один из способов его представления (блок-схема, графы, словесное описание, с помощью языка программирования и т. д.), поскольку визуально фиксировать и анализировать придуманный алгоритм, так или иначе, придётся с помощью одного из формальных методов его описания. Программисты, обычно, используют для этого непосредственно язык программирования, тем самым объединяя этапы разработки алгоритма и его реализации на языке программирования. По официальным методикам разрабатывать алгоритм рекомендуется с помощью блок-схем. Поскольку алгоритмы для решения задач контрольной работы несложны, позволю себе предложить начать разработку алгоритма с помощью метода словесного описания.

Словесное описание алгоритма решения задачи

Словесный способ описания алгоритма представляется наиболее доступным и понятным для человека, не обладающего специальными знаниями в области программирования. Этим способом, хотя бы раз, пользовались в повседневной жизни практически все (например: для того, чтобы объяснить, как пройти к определённому дому или как приготовить то или иное блюдо).

Собственно алгоритм представляется последовательностью предложений, каждое из которых описывает определённое действие. Предложения необходимо пронумеровать, для того чтобы иметь возможность указать точку перехода (например, при разветвлении или организации цикла).

При словесном описании алгоритма необходимо учитывать набор допустимых команд исполнителя. При составлении алгоритмов решения задач, входящих в контрольную работу, достаточно использовать небольшое количество команд, соответствующих операторам языка Pascal, а также процедурам ввода и вывода:

• Вычислить выражение и записать результат в указанную переменную (оператор присваивания).

• Вывести на экран последовательность значений (процедуры write и writeln).

• Записать введённые пользователем значения в соответствующие переменные (процедуры read и readln).

• Если условие (логическое выражение) истинно, то выполнить одну последовательность действий, если условие ложно – другую (оператор ветвления if).

• Повторять выполнение определённой последовательности команд, пока условие будет истинным (оператор цикла с предусловием while).

• Повторять выполнение определённой последовательности команд, пока условие будет ложным (оператор цикла с постусловием repeat).

• Повторять выполнение определённой последовательности команд определённое количество раз (оператор цикла с параметром for).

Примеры словесных описаний алгоритмов можно найти в разделе «Примеры выполнения заданий средствами языка Паскаль» стр. 10.

Реализация программы в среде Borland Pascal 7.0

После разработки вычислительного алгоритма можно приступать к его реализации на одном из языков программирования, при этом каждое предложение в его описании заменяется соответствующим оператором или конструкцией языка программирования.

Интегрированная среда разработчика программ Borland Pascal 7.0 на данном этапе используется как обычный текстовый редактор. В появившееся после загрузки Borland Pascal 7.0 окно необходимо ввести текст программы.

Для начала необходимо составить список используемых при работе программы переменных.

Очевидно, что необходимы переменные для хранения входных и выходных величин. Названия переменных выбираются произвольно и могут не совпадать с названиями величин в тексте задачи. Так, например, для хранения значения скорости движения S может использоваться переменная с названием Skor. Кроме того, необходимо установить тип каждой переменной. Например, для хранения значения скорости нужно использовать вещественную переменную (real), а для количества – целую (integer).

Служебные переменные выполняют вспомогательную роль в программе. Например, для организации цикла for необходима переменная-счётчик.

Не важно, если список переменных не будет полным, дополнять его можно по мере написания программы.

Далее каждое предложение из словесного описания алгоритма заменяется соответствующим оператором или вызовом процедуры.

После того, как текст программы набран, нужно попытаться её откомпилировать, т. е. перевести в машинный код. В среде Borland Pascal 7.0 это можно сделать, выбрав в меню Compile пункт Compile.

В ходе компилирования выявляются синтаксические ошибки в тексте программы: записи недопустимые с точки зрения правил, принятых в данном языке программирования. Сообщения об ошибках выдаются в верхней или нижней части окна с текстом программы в виде красной строки, на которой помещается код ошибки и её текстовое описание. Курсор в окне с текстом программы помещается в ту строку, в которой была обнаружена ошибка. Текст программы от начала и до места нахождения курсора был успешно скомпилирован, однако это не означает, что его не придётся изменить в процессе устранения ошибки.

Если компиляция прошла успешно, то на экране появиться окно, представленное на рис. 1.

Рис. 1. Сообщение об успешной компиляции

Следующий этап – отладка. Отладка преследует цель устранить логические ошибки в программе. Логическая ошибка проявляется в том, что программа выдаёт неверные результаты. Для обнаружения таких ошибок используют процедуру тестирования: вручную вычисляют, какие результаты должна выдать программа при определённых значениях, вводимых пользователем входных параметров и сравнивают с результатами, которые возвращает программа. Если результаты не совпадают, то требуется проверить алгоритм, или правильность его реализации в программе.

Тестирование − очень длительный этап, поскольку для полной уверенности в работоспособности программы необходимо проверить весь спектр входных значений. Однако для простейших алгоритмов (как в нашем случае) достаточно будет одного, или двух тестов.

После того, как программа готова и протестирована, можно приступать к оформлению отчёта по решению задачи.

Разработка блок-схемы алгоритма

Для составления блок-схем алгоритмов используются правила, определённые ГОСТ 19.002-80 и 19.003-80 (международные стандарты ИСО 2636-73 или ИСО 1028-73).

Схема алгоритма включает геометрические фигуры, обозначающие алгоритмические действия (табл. 1). Блоки соединены между собой линиями, указывающими порядок выполнения алгоритмических действий. Блок-схема − наиболее наглядный способ описания алгоритма.

Таблица 1

Графические обозначения в блок-схемах

№ п.п.	Графическое изображение	Описание
		Блоки начала и конца программы
		Блок ввода или вывода Информации (процедуры write и writeln, процедуры read и readln)
		Блок вычислений (оператор присваивания)
	Да Нет	Логический блок: оператор ветвления if, оператор цикла с предусловием while, оператор цикла с постусловием repeat
		Блок повторения (оператор цикла с параметром for)

Вот некоторые правила, которых нужно придерживаться при составлении блок-схем алгоритмов:

• В схеме алгоритма все линии от блока «начало» до блока «конец» не должны иметь разрывов.

• При передаче управления в схеме «снизу-вверх» или «справа—налево» линии обязательно помечают стрелками.

• Не допускается передача управления «в никуда». «Источник» передачи управления и «получатель» должны быть четко обозначены.