Г.П. Капцов Информатика
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ
ИНФОРМАТИКА
Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов очной формы обучения
специальностей 090200 – ''Подземная разработка месторождений полезных ископаемых'', 090500 – ''Открытые горные работы''
Составители Г.П. Капцов Р.Р.Зайнулин
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 5 от 23.01.03
Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности
090200
Протокол № 7 от 30.01.03
Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ
Кемерово 2003
1
1. Цель и задачи курсовой работы
Изучение курса информатики студентами завершается выполнением курсовой работы. Цель курсовой работы состоит в практическом применении полученных студентами теоретических знаний и навыков работы с компьютером при выполнении индивидуального задания. Заданиями курсовой работы являются содержательные модели задач из конкретной области знаний, встречающихся в природе и технике. При этом перед студентами ставятся задачи построения алгоритма выполнения задания, выбора программных средств его реализации и проверки, тестирования программного кода.
2. Организация выполнения курсовой работы
Курсовая работа является самостоятельной работой студента в форме домашнего задания. Задания на выполнения курсовой работы и данные для тестирования студент получает в начале текущего семестра от руководителя. В процессе выполнения курсовой работы студент создает алгоритм, а затем программу поставленной задачи и, решает ее на компьютере. Выполненную курсовую работу вместе с дискетой, содержащий программный код решения задания, студент сдает на проверку руководителю не позднее, чем за месяц до начало сессии. После проверки курсовой работы руководителем студент защищает ее до начала экзаменационной сессии.
3. Содержание курсовой работы
Задание курсовой работы содержит общую постановку задачи, модели процесса или явления, происходящего в природе или технике, и контрольный пример ее решения. По постановке задачи строится схема алгоритма ее решения. За тем записывается текст программы на языке QBASIC или VBA в Excel, на основе схемы алгоритма решения задачи. Проверка исполнения алгоритмической программы осуществляется на контрольном примере, в котором содержатся значения входных и расчетных параметров данных.
Рассмотрим подробно по пунктам содержание курсовой работы в общем виде и на примере задания.
2
3.1.Техническое задание
Записывается текст задания, а ниже – символьные обозначения вместе с названиями входных и расчетных параметров, которые также перечислены в контрольном примере. Расчетные параметры с формулами и условиями их выполнения приводятся в конце задания.
Если задача программно решается на языке VBA в Excel, то дополнительно приводится рисунок изображения постановки задачи, размещенной в ячейках рабочего листа книги Excel.
Рассмотрим пример простого задания. Пусть заданы любые два вещественных числа a, b и натуральное число n. Вычислить значение параметра S, который находится из условия:
если
то |
S =(a +b)n =∑n |
ci an−i bi ; |
||
|
|
a +b |
i=0 |
|
иначе |
S = |
|
|
|
n! |
|
|||
|
|
|
||
Значение факториала n!=1 2 3 ... n вычисляется и при n=0, полагая 0!=1, а коэффициенты бинома Ньютона имеют вид
ci |
= |
n! |
|
i!(n −i)! |
|||
n |
|
В курсовой работе данное задание записывается в форме, как показано ниже.
Техническое задание
Пусть заданы любые два вещественных числа a, b и натуральное число n. Вычислить значение параметра S, который находится из условия:
если
|
|
|
n |
|
то |
S =(a +b)n =∑n |
ci an−i bi ; |
||
|
|
|
i=0 |
|
|
|
|
i=0 |
|
иначе |
S = |
a +b |
; |
|
|
|
|||
|
|
n! |
|
|
3
Значение факториала n!=1 2 3 ... n вычисляется и при n=0, полагая 0!=1, а коэффициенты бинома Ньютона имеют вид
cni = |
n! |
|
. |
|
i!(n −i)! |
||||
|
|
|||
Входные данные:
a, b - вещественные числа; n - натуральное число.
Расчетные параметры:
S - вещественное число
(a +b)n =∑n |
cni an−i bi , если a +b ≤0 |
|
S = |
i=0 |
|
(a +b) / n!, |
если a +b >0 |
|
Кроме того, в случае решения задачи на языке VBA в Excel, приводится изображение рабочего листа книги Excel как показано ниже на рис.1. Кнопки с именами “Ввод”, “Решение”, “Отмена” на рабочем листе Excel предназначены соответственно для ввода данных из ячеек, содержащих входные значения параметров (в данном примере это ячейки с адресами С2:С4), вывода значений искомых параметров решения задач в ячейки (в примере – ячейка с адресом С5), и очистка ячеек от значений входных и расчетных параметров.
|
|
A |
B |
C |
|
D |
|
|
E |
|||
1 |
Техническое задание |
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
Входные данные: |
а= |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
3 |
|
|
|
b= |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
n= |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Расчетные параметры: |
S= |
27 |
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
Ввод |
|
|
|
Решение |
|
|
|
Отмена |
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.1. Макет выполнения задания на листе Excel
В рассмотренном примере пункта 3.1. Техническое задание, схема алгоритма его выполнения изображается в курсовой работе как показано на рис. 2, 3.
4
3.2. Схема алгоритма
ПУСК
a,b,n
да
a+b≤n
S=0.0 |
|
fact |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=0,n,1
S=S+fact(n)/ fact(i)/ fact(n-i)* *a^(n-i)*b^i
нет
S=(a+b)/ fact(n)
S
ОСТАНОВ
Рис.2. Схема алгоритма задания
Алгоритм решения любой поставленной задачи состоит из последовательности действий и операций выполнения задания. В алгоритме решения задач на компьютере можно выделить 3 части: ввод значений входных данных, вычисления значений расчетных параметров по формулам и условиям их выполнения, вывод вычисленных значений расчетных параметров на экран монитора. Каждая часть алгоритма изображается графическими символами, которые соответствуют выполняемому действию или операции над данными задания. Кроме того, графические символы показывают, какие типы операторов языка программирования применяются в выполняемой операции над данными алгоритма задания. В целом алгоритм решения задания изображает-
5
ся в виде схемы с графическими символами, соединенными линиями
(рис.2, 3).
ПУСК
ДА |
НЕТ |
|
m≤1
|
|
P =1 |
|
fact =1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
fact =P |
j =2,m,1 |
|
P =P*j
ОСТАНОВ
Рис.3. Схема подпрограммы функции fact (m) =m!
Если алгоритм задания содержит повторяющиеся однотипные действия или операции над данными, то для них отдельно изображается схема алгоритма их выполняющая. При этом в схеме алгоритма задания, слева от символа процесса, в котором используется имя вызываемой подпрограммы, изображается символ предопределённого процесса с именем подпрограммы, как показано на рис.2.
Согласно ЕСПД ГОСТ 19.701-90 [4] символы, наименования символов и выполняемые ими функции в схеме алгоритма приведены ниже в таблице.
6
Символы схемы программы
|
|
|
Символ |
Наименование |
Функция |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
3 |
|||
|
|
|
ПУСК |
Терминатор |
Отображает вход из внеш- |
||
|
|
|
|
ней среды и выход во внеш- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
нюю среду (начало или ко- |
|
|
|
ОСТАНОВ |
|
нец схемы программы). |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Данные |
Отображает данные, носи- |
|
|
|
|
|
|
|
тель данных не определен. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Процесс |
Отображает функцию обра- |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ботки данных любого вида. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение |
Отображает решение или |
|
|
|
|
|
|
|
функцию переключательно- |
|
|
|
|
|
|
|
го типа, имеющую один |
|
|
|
|
|
|
|
вход и ряд альтернативных |
|
|
|
|
|
|
|
выходов, только один из ко- |
|
|
|
|
|
|
|
торых может быть активи- |
|
|
|
|
|
|
|
зирован после вычисления |
|
|
|
|
|
|
|
условий определённых |
|
|
|
|
|
|
|
внутри этого символа. |
|
|
|
|
|
|
Подготовка |
Отображает модификацию |
|
|
|
|
|
|
|
команды или группы ко- |
|
|
|
|
|
|
|
манд, с целью воздействия |
|
|
|
|
|
|
|
на некоторую последую- |
|
|
|
|
|
|
|
щую функцию. |
|
|
|
|
|
|
Линия |
Отображает поток данных |
|
|
|
|
|
|
|
или управления. Можно до- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бавлять стрелки-указатели. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соединитель |
Отображает выход в часть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
схемы и вход из другой части |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
этой схемы, и используется |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для обрыва линии и продол- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жения её в другом месте. Со- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ответствующие символы- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соединители содержат одно и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
то же уникальное обозначе- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ние. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Комментарии |
Использует для добавления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
описательных комментариев |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или пояснительных записей в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
целях объяснения или приме- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чаний. Пунктирные линии в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
символе комментария связа- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ны с соответствующим сим- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
волом или могут обводить |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
группу символов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предопределён- |
Отображает предопределён- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный процесс. |
ный процесс, состоящий из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
одной или нескольких опера- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ций или шагов программы, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
которые определены в другом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
месте (в подпрограмме, мо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дуле). |
3.3. Листинг программы
В зависимости от установленной Операционной Системы (ОС) и модели компьютера, используется соответствующая среда программирования решения алгоритмических задач. Так для ОС MS DOS применяется среда программирования QBASIC, а для ОС Windows – встроенный “Visual Basic” VBA в приложении Excel. Каждая из этих сред программирования имеет определенный интерфейс (взаимодействие)
8
пользователя с компьютером и модульность (вложенность) программного кода объектов исполнения программы.
Всреде QBASIC алгоритм программы исполняется как непосредственно в ее среде, так и независимо от нее. В первом случае среда QBASIC выступает в роли компилятора и транслятора программного кода, а во втором случае создается независимый исполняемый программный файл. Кроме того подпрограммы, используемые в листинге программы, присоединяются к создаваемому программному коду при
еекомпиляции, так как они хранятся в библиотеки среды QBASIC. В процессе трансляции текст программы преобразуется в программный машинный код и, создаются объектные модули основной программы и его подпрограмм. При компиляции объектные модули объединяются в единый программный код алгоритма решаемой задачи.
Всреде программирования VBA Excel алгоритм задания исполняется только в приложении Excel. При этом объектами (модулями) исполнения алгоритма задания являются объекты приложения Excel (например, Книга или Лист электронной таблицы). Также, на листе книги (файла) приложения Excel, можно вставлять объекты элементов управления. К элементам управления относятся графические объекты в виде кнопки, переключателя, рамки, поля со списком и др. Они выполняют частично или полностью алгоритм задания, используя ячейки листа Excel для ввода и вывода данных. Например, в п. 3.1, на рис. 1 макета выполнения задания на листе Excel вставлены 3 элемента управления – кнопки. Щелчок левой клавиши мыши по кнопке приводит к исполнению алгоритма задания, содержащегося в его модуле.
Листинг программы для модуля объекта исполнения записывается в виде последовательности различных типов операторов, соответствующих графическим символам схемы алгоритма задания. Несмотря на различия сред программирования QBASIC и VBA Excel, синтаксисы наиболее часто используемых операторов почти совпадают.
Подробное описание сред, основ программирования QBASIC и VBA в Excel можно найти в литературе [1, 2]. В курсовой работе листинг программы записывается на языке программирования QBASIC или на языке VBA в приложении Excel. Для рассмотренного выше примера задания листинги программ в средах QBASIC и VBA в Excel приведены ниже.
9
3.3.1. Листинг программы в среде QBASIC
‘Тема №. Название задания ‘Курсовую работу выполнили ‘Студент (ФИО) группы ГО-011 ‘Описание подпрограммы-функции fact
DECLARE FUNCTION fact & (m AS INTEGER) ‘Объявление типов данных используемых параметров
DIM a, b, S AS DOUBLE |
‘вещественные данные |
|
DIM SHARED I, n, m, j AS INTEGER ‘целые данные |
||
DIM SHARED P AS LONG |
‘данное целое совместно используемые |
|
|
|
‘в подпрограммах |
CLS |
‘Оператор очистки экрана монитора |
|
‘Ввод данных с клавиатуры |
|
|
INPUT “Введите вещественное число a=”; а INPUT “Введите вещественное число b=”; b INPUT “Введите натуральное число n=”; n ‘Оператор условного перехода полной развилки IF a + b ≤ n THEN ‘Если условие выполнено, тогда S = 0.0 ‘Оператор присваивания
FOR i = 0 % TO n STEP 1% ‘Оператор цикла, с параметром
S=S + fact&(n)/(fact&(i)*fact&(n-i))*(a^(n-i))*(b^i) NEXT i ‘Конец оператора условного перехода ELSE ‘иначе при невыполнении условия
S=(a+b)/fact&(n)
END IF ‘конец оператора условного перехода ‘ Вывод значения S на экран монитора
PRINT “Значение S=”; S END ‘Конец программы
‘Подпрограмма функция fact вычисления факториала m! FUNCTION fact&(ByVal m AS INTEGER)
IF m≤1% THEN fact&=1&
ELSE p=1&:
While j≤m p=p*j: