Каталог Рефератов - Разработка программы для сдвига элементов матрицы по слоям

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Разработка программы для сдвига элементов матрицы по слоям

иклы

Алгоритмы решения многих задач являются циклическими, т.е. для достижения результата определенная последовательность действий должна быть выполнена несколько раз.

Например, программа контроля знаний выводит вопрос, принимает ответ, добавляет оценку за ответ к сумме баллов, затем повторяет это действие еще и еще раз, и так до тех пор, пока испытуемый не ответит на все вопросы.

Другой пример. Для того чтобы найти фамилию человека в списке, надо проверить первую фамилию списка, затем вторую, третью и т.д. до тех пор, пока не будет найдена нужная фамилия или не будет достигнут конец списка.

Алгоритм, в котором есть последовательность операций (группа инструкций), которая должна быть выполнена несколько раз, называется циклическим, а сама последовательность операций именуется циклом.

В программе цикл может быть реализован при помощи инструкций for, while и repeat.

Инструкция for

Рассмотрим следующую задачу. Пусть нужно написать программу, которая вычисляет значение функции у = 5х2 - 7 в точках -1, -0.5, 0, 0.5 и 1

(таблица должна быть выведена в поле метки формы приложения). Процедура, обеспечивающая решение поставленной задачи, может выглядеть так:

Процедура TForm1. ButtonlClick (Sender: TObject); var

у: real; // значение функции

x: real; // аргумент функции

dx: real; // приращение аргумента

st: string; // изображение таблицы

begin

st:='';

x:= -1; dx:= 0.5;

у:= 5*х*х -7;

st:= st+ FloatToStr(x)+' '+ FloatToStr(y)+chr(13);

x:=x + dx;

у:= 5*х*х -7;

st:= st+ FloatToStr(x)+* '+ FloatToStr(y)+chr(13);

x:=x + dx;

у:= 5*х*х -7;

st:= st+ FloatToStr(x)+* '+ FloatToStr(y)+chr(13);

x:=x + dx;

у:= 5*х*х -7;

st:= st+ FloatToStr(x)+' ' + FloatToStr(y)+chr(13);

x:=x + dx;

у:= 5*х*х -7;

st:= st+ FloatToStr(x)+' '+ FloatToStr(y)+chr(13);

x:=x + dx;

Label1. Caption:= st;

end;

Из текста процедуры видно, что группа инструкций

у:= 5*х*х -7;

st:= st+ FloatToStr(x)+' '+ FloatToStr(y)+chr(13);

x:=x + dx;

Обеспечивающая вычисление значения функции, формирование строки таблицы и увеличение аргумента, выполняется 5 раз.

Воспользовавшись инструкцией for, приведенную процедуру можно переписать следующим образом:

Процедура TForm1. ButtonlClick (Sender: TObject);

var

у: real; // значение функции

x: real; // аргумент функции

dx: real; // приращение аргумента

st: string; // изображение таблицы

i: integer; // счетчик циклов

begin

st:=''; x:= -1; dx:= 0.5;

for i:=l to 5 do begin

у:= 5*x*x -7;

st:= st+ FloatToStr(x)+' '+ FloatToStr(y)+chr(13); x:=x + dx; end;

Label1. Caption:= st;

end;

Второй вариант процедуры, во-первых, требует меньше усилий при наборе, во-вторых, процедура более гибкая: для того чтобы увеличить количество строк в выводимой таблице, например до десяти, достаточно в строке for i:=1 to 5 do число 5 заменить на 10.

Инструкция for используется в том случае, если некоторую последовательность действий (инструкций программы) надо выполнить несколько раз, причем число повторений заранее известно.

В общем виде инструкция for записывается следующим образом: for счетчик:= нач_знач to кон_знач do begin

// здесь инструкции, которые надо выполнить несколько раз end

где:

счетчик - переменная-счетчик числа повторений инструкций цикла;

нач_знач - выражение, определяющее начальное значение счетчика циклов;

кон_знач - выражение, определяющее конечное значение счетчика циклов.

Переменная счетчик, выражения нач_знач и кон_знач должны быть целого типа.

Количество повторений инструкций цикла можно вычислить по формуле

(кон_знач - нач_знач + l).

Примеры:

for i:=l to 10 do begin

label1.caption:=label1.caption + '*'; end;

for i: =1 to n do s:= s+i;

Примечание

Если между begin и end находится только одна инструкция, то слова begin и end можно не писать.

Алгоритм, соответствующий инструкции for, представлен на рис. 5. Обратите внимание, что если начальное значение счетчика больше конечного значения, то последовательность операторов между begin и end не будет выполнена ни разу.

Кроме того, после каждого выполнения инструкций тела цикла счетчик циклов увеличивается автоматически.

Переменную-счетчик можно использовать внутри цикла (но ни в коем случае не изменять).

Рис. 5. Алгоритм инструкции for

Инструкция while

Инструкция (цикл) while используется в том случае, если некоторую последовательность действий (инструкций программы) надо выполнить несколько раз, причем необходимое число повторений во время разработки программы неизвестно и может быть определено только во время работы программы.

Типичными примерами использования цикла while являются вычисления с заданной точностью, поиск в массиве или в файле.

В общем виде инструкция while записывается следующим образом:

while условие do begin

// здесь инструкции, которые надо выполнить несколько раз

end

где условие - выражение логического типа, определяющее условие выполнения инструкций цикла.

1. Инструкция while выполняется следующим образом:

2. Сначала вычисляется значение выражения условие.

3. Если значение выражения условие равно False (условие не выполняется), то на этом выполнение инструкции while завершается.

4. Если значение выражения условие равно True (условие выполняется), то выполняются расположенные между begin и end инструкции тела цикла. После этого снова проверяется выполнение условия. Если условие выполняется, то инструкции цикла выполняются еще раз. И так до тех пор, пока условие не станет ложным (False).

Алгоритм, соответствующий инструкции while, представлен на рис. 6.

Внимание!

Для того чтобы инструкции цикла while, которые находятся между begin и end, были выполнены хотя бы один раз, необходимо, чтобы перед выполнением инструкции while значение выражения условие было истинно.

Рис. 6. Алгоритм инструкции while

Для того чтобы цикл завершился, нужно, чтобы последовательность инструкций между begin и end влияла на значение выражения условие (изменяла значения переменных, входящих в выражение условие).

Инструкция repeat

Инструкция repeat, как и инструкция while, используется в программе в том случае, если необходимо выполнить повторные вычисления (организовать цикл), но число повторений во время разработки программы неизвестно и может быть определено только во время работы программы, т.е. определяется ходом вычислений.

В общем виде инструкция repeat записывается следующим образом:

repeat

// инструкции unti1 условие

где условие - выражение логического типа, определяющее условие завершения цикла.

Инструкция repeat выполняется следующим образом:

1. Сначала выполняются находящиеся между repeat и until инструкции тела цикла.

2. Затем вычисляется значение выражения условие. Если условие ложно (значение выражения условие равно False), то инструкции тела цикла выполняются еще раз.

3. Если условие истинно (значение выражения условие равно True), то выполнение цикла прекращается.

Таким образом, инструкции цикла, находящиеся между repeat и unti1, выполняются до тех пор, пока условие ложно (значение выражения условие
равно False).

Алгоритм, соответствующий инструкции repeat, представлен на рис. 7.

Рис. 7. Алгоритм, соответствующий инструкции repeat

Внимание!

Инструкции цикла, находящиеся между repeat и until, выполняются как минимум один раз. Для того чтобы цикл завершился, необходимо, чтобы инструкции цикла, располагающиеся между repeat и until, изменяли значения переменных, входящих в выражение условие.

Инструкция goto

Инструкции if и case используются для перехода к последовательности инструкций программы в зависимости от некоторого условия. Поэтому их иногда называют инструкциями условного перехода. Помимо этих инструкций управления ходом выполнения программы существует еще одна - инструкция безусловного перехода goto.

В общем виде инструкция goto записывается следующим образом:

goto Метка

где метка - это идентификатор, находящийся перед инструкцией, которая должна быть выполнена после инструкции goto.

Метка, используемая в инструкции goto, должна быть объявлена в разделе меток, который начинается словом label и располагается перед разделом объявления переменных.

В программе метка ставится перед инструкцией, к которой должен быть выполнен переход в результате выполнения инструкции goto. Сразу после метки ставится двоеточие.

В литературе по программированию можно встретить суждения о недопустимости применения инструкции goto, поскольку она приводит к запутанности программ. Однако с категоричностью таких утверждений согласиться нельзя. В некоторых случаях применение инструкции goto вполне оправдано.

2. Анализ задачи
Для решения задачи необходимы следующие исходные данные:

§ число строк матрицы - целочисленное значение;

§ число столбцов матрицы - целочисленное значение;

§ значения элементов матрицы - целочисленные значения.

Примем ограничение на размерность матрицы - число строк и столбцов не должно превышать 10.

Пошаговый алгоритм решения задачи.

Исходные данные:

n, m - число строк и столбцов соответственно;

aij - элементы матрицы;

Сij - матрица цветов каждого элемента;

с - начальный цвет слоя;

di - массив, составленный из элементов слоев;

k - число элементов в слое;

fn - индекс слоя (номер строки и столбца с которого он начинается), начальное значение 1.

1) Формирование слоев.

а. Помещаем в d элементы fn - й строки;

б. Помещаем в d элементы m - го столбца начиная с (fn + 1) - й строки по n - ю строку;

в. Помещаем в d элементы n - й строки, начиная с m - 1 столбца по fn столбец;

г. Помещаем в d элементы fn - го столбца начиная с n - 1_й строки по fn + 1 строку;

В соответствующие элементы матрицы цветов С помещаем значение с.

2) Сдвигаем элементы массива d на 1 позицию вправо.

а. запоминаем значение последнего элемента t = dk;

б. выполняем присвоение di = di-1 для i = k, 2;

в. помещаем последний элемент на место первого d1 = t.

3) Изменяем значения:

fn = fn + 1,

n = n - 1,

m = m - 1

и повторяем шаги алгоритма с 1 по 3, пока n > 2 и m > 2.

3. Блок - схема алгоритма

4. Руководство пользователя
4.1 Системные требования
Для функционирования приложения необходим персональный компьютер со следующими характеристиками:

§ процессор CPU - не хуже Pentium;

§ оперативная память RAM - не менее 16 Мб;

§ свободное пространство на жестком диске - не менее 500 Кбайт;

§ стандартная мышь для COM порта;

§ стандартная IBM PC/АT клавиатура;

Приложение работает под управлением операционной системы Windows 95/98/2000/ХР. Наличие среды визуального программирования для работы программы не является обязательным.

4.2 Структура программы

Программа состоит из следующих программных модулей:

unit1 - главный интерфейсный модуль;

ms - проект.

Рассмотрим состав главного модуля.

В нем определены два пользовательских типа данных:

mas - одномерный массив целых чисел из 100 элементов;

mat - двумерный массив целых чисел размерности 1010 элементов.

Цвета слоев определяет константа - массив элементов TColor - cc.

Наиболее значимые переменные программы.

mf, тип string - имя файла с матрицей;

c - двумерный массив цветов слоев с элементами типа TColor;

a, тип mat - заданная матрица;

k, тип integer - счетчик слоев;

d, тип mas - одномерный массив с элементами слоя;

n, m, тип integer - число строк и столбцов матрицы;

f, тип textfile - текстовый файл из которого считывается матрица.

Процедуры пользователя.

Sdvig (d, n)

Назначение: сдвиг массива по часовой стрелке.

Параметры:

d, тип mas - одномерный массив с элементами слоя;

n, тип integer - число элементов массива;

SloiColor (fn, n, m, sd)

Назначение: определение цветов слоев и их сдвиг.

Параметры:

fn, тип integer - номер определяемого слоя;

n, m, тип integer - число строк и столбцов матрицы;

sd, тип boolean - логическая переменная, имеющая значение True, если производится определение цветов и сдвиг элементов слоя и False - если только определяется цвет.

MQuitClick

Назначение: выход из программы.

MOpenFileClick

Назначение: открыть файл данных.

FillGrid (a, n, m)

Назначение: вывод матрицы с заданными цветами элементов.

Параметры:

a, тип mat - заданная матрица;

n, m, тип integer - число строк и столбцов матрицы;

MRunClick

Назначение: управляющая процедура сдвига слоев матрицы.

Рис. 8. Окно программы

4.3 Инструкция пользователя
Рассмотрим последовательность действий пользователя при использовании программы для сдвига элементов матрицы. Ему необходимо запустить на выполнение программу, которая называется «ms.exe».

Для удобства запуска программы под управлением Microsoft Windows, можно сделать следующее: щелкните правой кнопкой мыши по Рабочему Столу Windows в появившемся меню выберите Создать Ярлык в появившемся окне в Командной строке набираем путь доступа к программе и нажимаем кнопку Далее в следующем окне назовем наш ярлык Сдвиг и нажимаем кнопку Далее выберите иконку и нажмите кнопку Готово. Теперь у Вас на рабочем столе находится иконка программы.

После запуска пользователь увидит на экране окно, изображенное на рисунке 8.

В верхней строке окна находится главное меню с двумя пунктами:

Файл. Содержит подпункты:

§ Открыть - загрузка матрицы из текстового файла;

§ Выход - закончить работу с программой.

Обработка, содержит один подпункт Начать - запуск алгоритма сдвига элементов матрицы.

Остальную часть окна занимает область вывода матрицы.

Порядок работы:

§ выбрать файл с исходными данными Файл Открыть;

§ выполнить команду Обработка Начать для сдвига элементов слоев.

Для хранения матриц используется текстовый файл со следующей структурой:

1 строка - два целочисленных значения n, m из диапазона 1…10 разделенные пробелом - число строк и столбцов матрицы соответственно;

В последующих n строка расположена сама матрица, m целочисленных значений в строке, разделитель - пробел.

Необходимо помнить, что обработке подлежат матрицы максимальной размерности 1010 элементов.

5. Тестовый пример

Заключение

Результатом курсового проектирования по дисциплине «Программирование на языках высокого уровня» на тему «Разработка программы для сдвига элементов матрицы по слоям» является разработанная программа для IBM PC совместимых компьютеров, предназначенная для обработки произвольных целочисленных матриц, а также подробное руководство пользователя программой.

В ходе курсового проектирования были выявлены особенности написания программы, разработан алгоритм программы и описан принцип ее работы.

Недостатком программы является ограниченная размерность обрабатываемых матриц.

В теоретической части работы мной были приведены материалы о программирование в среде Delphi.

Список использованной литературы
1. Бобровский С.И. Delphi 7. Начальный курс: Учебное пособие - М.: Диалог - МИФИ, 2002. -416 с.

2. Гофман В.Э. Delphi 7. - Спб.: BHV_Петербург, 2003. -488 с.

3. Лишнер Рэй. Delphi. Справочник. - М.: БЕК, 2003. -715 с.

4. Поган А.М., Царенко Ю.А. Программирование в Delphi. Просто как дважды два. - М.: Нолидж, 2004. -557 с.

Приложение. Листинг программы
unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, Menus, Grids, StdCtrls;

type

mas = array [1..100] of integer;

mat = array [1..10, 1..10] of integer;

TForm1 = class(TForm)

MainMenu1: TMainMenu;

N1: TMenuItem;

MOpenFile: TMenuItem;

N4: TMenuItem;

MQuit: TMenuItem;

N6: TMenuItem;

MRun: TMenuItem;

OpenDialog1: TOpenDialog;

StringGrid1: TStringGrid;

procedure MQuitClick (Sender: TObject);

procedure MOpenFileClick (Sender: TObject);

procedure MRunClick (Sender: TObject);

procedure FillGrid (a: mat; n, m: integer);

private

{Private declarations}

public

{Public declarations}

end;

var

Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

const

cc: array [1..10] of TColor = (clBlue, clFuchsia, clGreen,

clLime, clMaroon, clNavy, clOlive,

clRed, clTeal, clYellow);

var

mf: string; // имя файла с матрицей

c: array [1..10, 1..10] of TColor; // массив цветов слоев

a: mat; // заданая матрица

k: integer; // счетчик слоев

procedure Sdvig (var d: mas; n: integer);

// сдвиг массива по часовой стрелке

var

i, l: integer;

begin

if n = 0 then Exit;

l:= d[n];

for i:= n downto 2 do

d[i]:= d [i - 1];

d[1]:= l;

end;

procedure SloiColor (fn, n, m: integer; sd: boolean);

// определение цветов слоев и их сдвиг

var

i, j: integer;

d: mas;

begin

if ((n >= 2) or (m >= 2)) and ((fn < n) and (fn < m)) then

begin

j:= 0;

for i:= fn to m do

begin

c [fn, i]:= cc[k];

j:= j + 1;

d[j]:= a [fn, i];

end;

for i:= fn + 1 to n do

begin

c [i, m]:= cc[k];

j:= j + 1;

d[j]:= a [i, m];

end;

for i:= m - 1 downto fn do

begin

c [n, i]:= cc[k];

j:= j + 1;

d[j]:= a [n, i];

end;

for i:= n - 1 downto fn + 1 do

begin

c [i, fn]:= cc[k];

j:= j + 1;

d[j]:= a [i, fn];

end;

if sd then

begin

Sdvig (d, j);

j:= 0;

for i:= fn to m do

begin

j:= j + 1;

a [fn, i]:= d[j];

end;

for i:= fn + 1 to n do

begin

j:= j + 1;

a [i, m]:= d[j];

end;

for i:= m - 1 downto fn do

begin

j:= j + 1;

a [n, i]:= d[j];

end;

for i:= n - 1 downto fn + 1 do

begin

j:= j + 1;

a [i, fn]:= d[j];

end;

Inc(k);

SloiColor (fn + 1, n - 1, m - 1, sd);

end;

procedure TForm1.MQuitClick (Sender: TObject);

// выход из программы

var

fi: integer;

begin

fi:= Application. MessageBox ('Вы действительно хотите завершить программу?',

'Информация', mb_YesNo); // вывод окна

if fi = IDYes then

Application. Terminate; // выход

end;

procedure TForm1.MOpenFileClick (Sender: TObject);

// открыть файл данных

var

n, m, i, j: integer;

f: textfile;

begin

if OpenDialog1. Execute then

begin

mf:= OpenDialog1. FileName;

MRun. Enabled:= True;

AssignFile (f, mf); Reset(f);

ReadLn (f, n, m);

for i:= 1 to n do

begin

for j:= 1 to m do

Read (f, a [i, j]);

ReadLn(f);

end;

CloseFile(f);

for i:= 1 to n do

for j:= 1 to m do

c [i, j]:= clBlack;

k:= 1;

SloiColor (1, n, m, false);

FillGrid (a, n, m);

end;

procedure TForm1. FillGrid (a: mat; n, m: integer);

// вывод матрицы с заданными цветами элементов

var

i, j: integer;

r: trect;

begin

StringGrid1. Refresh;

for i:= 1 to 10 do

StringGrid1. Cells [i, 0]:= «;

for i:= 1 to 10 do

begin

StringGrid1. Cells [0, i]:= «;

for j:= 1 to 10 do

begin

r:= StringGrid1. CellRect (j, i);

StringGrid1. Canvas. TextOut (r.topleft.x + 1, r. Top + 2, ' ');

end;

for i:= 1 to m do

StringGrid1. Cells [i, 0]:= IntToStr(i);

for i:= 1 to n do

begin

StringGrid1. Cells [0, i]:= IntToStr(i);

for j:= 1 to m do

begin

StringGrid1. Canvas. Font. Color:= c [i, j];

r:= StringGrid1. CellRect (j, i);

StringGrid1. Canvas. TextOut (r.topleft.x + 1, r. Top + 2, IntToStr (a[i, j]));

end;

StringGrid1. Canvas. Refresh;

end;

procedure TForm1.MRunClick (Sender: TObject);

var

i, j, n, m: integer;

f: textfile;

begin

AssignFile (f, mf); Reset(f);

ReadLn (f, n, m);

CloseFile(f);

for i:= 1 to n do

for j:= 1 to m do

c [i, j]:= clBlack;

k:= 1;

SloiColor (1, n, m, true);

FillGrid (a, n, m);

Append(f);

WriteLn(f);

for i:= 1 to n do

begin

for j:= 1 to m do

Write (f, a [i, j]:5);

WriteLn(f);

end;

CloseFile(f);

end;

end.

Страницы: 1, 2

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.