- •6.1. Объекты – экземпляры класса 11
- •6.2. Графические объекты. Рисуем и пишем. 22
- •Глава 7. Разветвляющиеся программы 45
- •Глава 8. Циклические программы 94
- •Глава 9. Отладка программы 133
- •Глава 10. Типичные приемы программирования 144
- •10.3.1. Пример 154
- •Глава 11. Процедуры и функции 167
- •11.3. Области видимости переменных 208
- •11.4. Функции 222
- •11.5. Переменные и параметры объектного типа 239
- •Глава 12. Графика – 2 259
- •Глава 13. Работа с таймером, временем, датами 320
- •Глава 14. Работа с мышью и клавиатурой 392
- •Глава 15. Массивы, рекурсия, сортировка 440
- •Глава 16. Разные звери в одном ковчеге 479
- •Объекты – экземпляры класса
- •Понятие объекта, как экземпляра класса
- •Создаем объекты из класса
- •Невидимый код в окне кода – Windows Form Designer generated code
- •Удобство визуального программирования
- •Класс – это программа
- •Невидимые объекты
- •Графические объекты. Рисуем и пишем.
- •Класс Graphics
- •Первая нарисованная линия
- •Рисуем отрезки, прямоугольники, круги, эллипсы
- •Рисуем дуги, сектора и закрашенные фигуры
- •Рисуем на нескольких элементах управления
- •Переменные и выражения вместо чисел
- •Методы, «придирчивые» к типу параметров
- •Разветвляющиеся программы
- •Что такое выбор (ветвление)
- •Условный оператор If или как компьютер делает выбор
- •Разбираем оператор If на примерах
- •Правила записи однострочного оператора If
- •Еще примеры и задания
- •Случайные величины
- •Функции Rnd и Randomize
- •Проект «Звездное небо».
- •Многострочный If
- •Разбираем многострочный If на примерах
- •Правила записи многострочного If
- •If условие Then операторы ElseIf операторы
- •Ступенчатая запись программы
- •Вложенные операторы If. Логические операции и выражения
- •Вложенные операторы If
- •Логические операции And, Or, Not
- •Логические выражения
- •Логический тип данных Boolean
- •Оператор варианта Select Case
- •Улучшаем калькулятор
- •Проверка ввода чисел в текстовое поле
- •Запрет деления на ноль
- •Ставим пароль на калькулятор
- •Функция MsgBox
- •Циклические программы
- •Оператор перехода GoTo. Цикл. Метки
- •Цикл с GoTo. Метки
- •Зацикливание
- •Примеры
- •Движение объектов по экрану
- •Выход из цикла с помощью If
- •Операторы цикла Do
- •Оператор Do …. Loop
- •Оператор Do …. Loop While
- •Оператор Do …. Loop Until
- •Оператор Do While …. Loop
- •Оператор Do Until …. Loop
- •Разница между вариантами операторов Do
- •Примеры и задания
- •Оператор Exit Do
- •Оператор цикла While …End While
- •Оператор цикла For
- •Объясняю For на примерах
- •Шаг цикла
- •Синтаксис и работа оператора For
- •Оператор Exit For
- •«Мыльные пузыри» и другие шалости
- •Используем в рисовании переменные величины
- •Отладка программы
- •Типичные приемы программирования
- •Вычисления в цикле
- •Роль ошибок в программе
- •Счетчики и сумматоры
- •Счетчики
- •Сумматоры
- •Вложенные операторы
- •Вложенные циклы – «Таблица умножения»
- •Вложенные циклы – «Небоскреб»
- •Поиск максимума и минимума
- •Процедуры и функции
- •Процедуры
- •Понятие о процедурах пользователя
- •Пример процедуры пользователя
- •Понятие о процедурах с параметрами
- •Пример процедуры с параметрами
- •Вызов процедур из процедуры пользователя
- •Операторы Stop, End и Exit Sub
- •Проект «Парк под луной»
- •Задание на проект
- •От чисел – к переменным
- •От переменных – к параметрам
- •Делим задачу на части
- •Программируем части по-отдельности
- •Серп молодого месяца или «в час по чайной ложке»
- •Земля, пруд, три дерева и два фонаря
- •Ряд деревьев
- •Ряд фонарей и аллея
- •Два способа программирования
- •Области видимости переменных
- •Создание, инициализация и уничтожение переменных
- •Области видимости переменных
- •Зачем нужны разные области видимости
- •Область видимости – блок
- •Статические переменные
- •Функции
- •Передача параметров по ссылке и по значению
- •Из чего состоит тело процедуры. Выражения
- •Функции
- •Константы
- •Переменные и параметры объектного типа
- •Переменные объектного типа
- •Параметры объектного типа
- •Соответствие типов
- •Соответствие объектных типов
- •Неопределенные параметры, произвольное число параметров
- •Что такое методы
- •Пользуемся подсказкой, чтобы узнать объектные типы
- •Параметры методов
- •Графика – 2
- •Точки и прямоугольники
- •Прямоугольник
- •Использование Точки и Прямоугольника в графических методах
- •Собственные перья, кисти и шрифты
- •Создаем собственные перья. Конструктор
- •Создаем собственные кисти
- •Работа с картинками
- •Картинка, как свойство Image элемента управления
- •Растровая и векторная графика
- •Рисуем картинки
- •Размер и разрешение картинок
- •Метод DrawImage и его варианты
- •Метод RotateFlip объекта Bitmap
- •Метод Save объекта Bitmap
- •Рисуем в памяти
- •Перерисовка картинок, фигур и текста
- •Текстурная кисть
- •Работа с цветом
- •Системные цвета
- •Функция FromArgb
- •Прозрачность
- •Как узнать цвет точки на фотографии
- •Преобразования системы координат
- •Встроенный графический редактор vb
- •Работа с таймером, временем, датами
- •Тип данных DateTime (Date)
- •Переменные и литералы типа DateTime
- •Свойства и методы структуры DateTime
- •Свойства и методы модуля DateAndTime
- •Значения строкового параметра для функций работы с датами:
- •Форматирование даты и времени
- •Перечисления
- •Рамка (GroupBox), панель (Panel) и вкладка (TabControl)
- •Рамка (GroupBox)
- •Панель (Panel)
- •Вкладка (TabControl)
- •Проект «Будильник-секундомер»
- •Постановка задачи
- •Делим проект на части
- •Делаем часы
- •Занимаемся датой
- •Занимаемся днем недели
- •Делаем будильник
- •Делаем секундомер
- •Рисуем бордюры вокруг рамок
- •Полный текст программы «Будильник-секундомер»
- •Недоработки проекта
- •Таймер и моделирование
- •Анимация
- •Суть анимации
- •Движем объекты
- •«Движем» свойства объектов
- •Мультфильм «Летающая тарелка»
- •Мультфильм «Человечек»
- •Работа с мышью и клавиатурой
- •Фокус у элементов управления
- •Работа с мышью
- •Основные события, связанные с мышью
- •Подробности событий мыши. Класс MouseEventArgs
- •Две задачи: Глаз-ватерпас и Мышка-карандаш
- •Работа с клавиатурой
- •Событие KeyPress. Класс KeyPressEventArgs. Структура Char
- •События KeyDown и KeyUp. Класс KeyEventArgs
- •Проект – Гонки (игра)
- •Постановка задачи
- •Делим проект на части
- •Первая часть – рисуем поле для гонки
- •Вторая часть – управляем машиной
- •Третья часть – Поведение машины, организация счетчиков и пр.
- •Недоработки проекта
- •Гонки двух автомобилей
- •Задания на проекты
- •Часть III. Программирование на vb – второй уровень
- •Массивы, рекурсия, сортировка
- •Переменные с индексами
- •Одномерные массивы
- •Основы работы с одномерными массивами
- •Мощь одномерных массивов
- •Двумерные массивы
- •Какие бывают массивы
- •Использование массивов при программировании игр
- •Массивы как объекты
- •Массивы как параметры
- •Массивы элементов управления
- •Индукция. Рекурсия
- •Сортировка
- •Простая сортировка
- •Метод пузырька
- •Разные звери в одном ковчеге
- •Коллекции
- •Создание коллекции, методы коллекции
- •Оператор цикла For Each
- •Коллекции, принадлежащие контейнерам
- •Структуры
- •Оператор With
- •Алфавитный указатель
- •Специально для http://all-ebooks.Com
Индукция. Рекурсия
Понятие рекурсии – замечательное, сложное и необходимое понятие для программиста. В первый раз, однако, вы можете прочесть этот раздел «по диагонали», уяснив только общую идею и не вникая в объяснения. В дальнейшем, при необходимости, вы вернетесь к нему.
Здесь мне никуда не уйти от классического примера о факториале. Факториалом целого положительного числа N называется произведение всех целых чисел от 1 до N. Например, факториал пяти равен 1*2*3*4*5, то есть 120. Обратите внимание, что факториал единицы по определению считается равным 1.
Все понятно. Однако, существует еще один, совершенно ужасный способ определения, что такое факториал. Этот способ определения называется индуктивным. Вот он:
«Факториал единицы равен 1. Факториал любого целого положительного числа N, большего единицы, равен числу N, умноженному на факториал числа N-1.»
Если вам уже все ясно, значит вы – профессор математики. Для обычных смертных поясню. Возьмем какое-нибудь конкретное N, например, 100. Тогда ужасное определение будет звучать проще: Факториал числа 100 равен числу 100, умноженному на факториал числа 99.
Вроде, все правильно. Ну и что из того? Какая нам выгода, что правильно? Как нам из этого правильного определения узнать, чему равен какой-нибудь конкретный факториал, скажем, факториал трех? Для того, чтобы узнать это, будем рассуждать также совершенно чудовищным образом:
Смотрю в определение: Факториал трех равен 3 умножить на факториал двух. Не знаю, чему равен факториал двух. Поэтому спускаюсь на ступеньку ниже.
Смотрю в определение: Факториал двух равен 2 умножить на факториал единицы. Не знаю, сколько это. Спускаюсь еще на ступеньку.
Смотрю в определение: Факториал единицы равен 1. Вот, наконец-то – впервые узнал конкретное число. Значит можно подниматься обратно.
Поднимаюсь на одну ступеньку. Я на этой ступеньке уже бывал. Вспоминаю: Факториал двух равен 2 умножить на факториал единицы, то есть на 1, полученную нами ступенькой ниже. Получается 2. Хорошо.
Поднимаюсь еще на ступеньку. Я на этой ступеньке тоже бывал. Вспоминаю: Факториал трех равен 3 умножить на факториал двух, то есть на 2, полученную нами ступенькой ниже. Получается 6. Задача решена!
Рассуждая таким образом, можно вычислить факториал любого числа. Этот способ рассуждения называется рекурсивным. Ну как он вам?
:
Какое отношение все это имеет к компьютерам? Дело в том, что рекурсивный способ рассуждений реализован во многих языках программирования, в том числе – и в VB. Значит, этим языкам должен быть понятен и индуктивный способ написания программ.
Обозначим кратко факториал числа N, как Factorial(N), и снова повторим наш индуктивный способ определения:
Если N=1, то Factorial(N) = 1.
Если N>1, то Factorial(N) вычисляется умножением N на Factorial(N-1).
В соответствии с этим определением, ни минуты не сомневаясь, напишем на VB функцию Factorial для вычисления факториала:
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click
Debug.WriteLine(Factorial(3))
End Sub
Function Factorial(ByVal N As Integer) As Long
If N = 1 Then Factorial = 1
If N > 1 Then Factorial = N * Factorial(N - 1)
End Function
Обратите внимание, как удивительно соответствует код процедуры последнему варианту нашего индуктивного способа определения. Это практически дословный перевод определения с русского на английский язык. Единственное маленькое несоответствие – это употребление слева от знака равенства слова Factorial вместо Factorial(N). Но это требование грамматики, не меняющее смысла.
Что самое удивительное – функция работает! Несмотря на то, что в программе нигде не употребляется оператор цикла. А как же получается повторение? Вся соль программы в том, что функция Factorial вместо цикла включает в себя вызов самой себя – Factorial(N-1).
Что же происходит в компьютере во время выполнения программы? Механизм происходящего необычен, но в точности соответствует нашему путешествию по ступенькам. «Мыслей много, дела мало ». Запустите проект в отладочном режиме и обязательно понаблюдайте за окнами Locals и Call Stack:
Все начинается с того, что мы щелкаем по кнопке и VB пробует выполнить строку Debug.WriteLine(Factorial(3)). Для этого он вызывает функцию Factorial. Выполнение функции начинается с того, что в памяти отводится место для всех параметров функции и ее локальных переменных (в нашем случае это единственный параметр N). Затем число 3 подставляется на место параметра N, то есть в память в ячейку N посылается 3. Затем выполняется тело функции. Так как 3>1, то VB пытается выполнить умножение 3 * Factorial(3-1) и сталкивается с необходимостью знать значение функции Factorial(2), для чего вызывает ее, то есть отправляется ее выполнять, недовыполнив Factorial(3), но предварительно запомнив, куда возвращаться.
Спускаюсь на ступеньку ниже, выполнять Factorial(2). В другом месте памяти отводится место для N. Это уже другое N, чем в Factorial(3), путать их нельзя! В эту ячейку N посылается 2 (а в той продолжает сидеть 3). Затем выполняется тело функции. Пусть вас не смущает, что VB второй раз выполняет тело функции, не закончив его выполнять в первый раз. Так как 2>1, VB пытается выполнить умножение 2 * Factorial(2-1) и сталкивается с необходимостью знать значение функции Factorial(1), для чего, недовыполнив Factorial(2),вызывает ее. Итак, уже два недовыполненных обращения к одной и той же функции ждут своего часа на довыполнение.
Спускаюсь еще на ступеньку, выполнять Factorial(1). В другом месте памяти отводится место еще для одного N. В эту ячейку N посылается 1. Затем выполняется тело функции. Так как 1=1, то VB вычисляет Factorial=1. Вот – впервые конкретное число. Затем VB пытается выполнить следующую строку if N>1 then Factorial = N * Factorial(N-1). Поскольку нельзя сказать, что 1>1, то строка не выполняется и выполнение тела функции закончено. Значит можно подниматься.
Поднимаюсь на одну ступеньку. VB возвращается внутрь тела функции (той, где N=2), имея в кармане в качестве результата единицу, и успешно выполняет умножение – Factorial = 2*1 = 2.
Поднимаюсь еще на ступеньку. VB возвращается внутрь тела функции (той, где N=3), имея в кармане в качестве результата двойку, и успешно выполняет умножение – Factorial = 3*2 = 6. Задача решена.
Все произошло так, как если бы в окне кода было не одно объявление функции Factorial , а три. Из главной процедуры мы обратились к первому, из него – ко второму, а из того – к третьему. Выполнив третье, компьютер вернулся во второе, выполнив второе – в первое, выполнив первое – в главную процедуру.
Здесь мы рассмотрели рекурсию на примере функции. Однако обращаться к самой себе может с тем же успехом и процедура. Итак, рекурсией в программировании называется вызов метода из тела самого метода.
Пути рекурсии не всегда бывают такими короткими. Часто функция А вызывает, например, процедуру В, которая вызывает процедуру С, которая в свою очередь вызывает функцию А. Круг замкнулся – рекурсия есть!
Чем хорош рекурсивный стиль программирования? В нашей программе о факториале мы как бы и не программировали вовсе, а просто объяснили компьютеру, что такое факториал. Как бы перешли на новый уровень общения с компьютером: вместо программирования – постановка задачи.
Чем плох рекурсивный стиль программирования? Если мы для решения той же задачи напишем программу не с рекурсией, а с обычным циклом, то такая программа будет выполняться быстрее и потребует меньше памяти.
Как преимущества, так и недостатки рекурсии вы поймете на примере выполнения следующего задания:
Напишите рекурсивную функцию fib для вычисления чисел Фибоначчи. В любом случае загляните в ответ.
Оглядимся вокруг. Итак, мы изучили 5 способов заставить компьютер многократно выполнять код:
Операторы Do …. Loop
Операторы For
Устаревший оператор Goto
Использование таймера
Рекурсия