3051

Програмування в MathCad. Організація обчислень з розгалуженнями

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Програмування в MathCad. Організація обчислень з розгалуженнями. Алгоритми і програми циклічної структури. Обробка елементів одновимірного та двовимірного масивів. Теоретичні відомості Для вставки програмного...

Украинкский

2012-10-24

236 KB

92 чел.

Програмування в MathCad. Організація обчислень з розгалуженнями. Алгоритми і програми циклічної структури. Обробка елементів одновимірного та     двовимірного масивів.  

Теоретичні відомості

Для вставки програмного коду в документи MathCad  використовується спеціальна панель Programming (Программирование), яку можна викликати на екран, натиснувши кнопку Programming Toolbar на панелі Math (Математика). Більшість кнопок цієї панелі виконані у вигляді текстового представлення операторів програмування, тому зміст їх зрозумілий.

Основними інструментами роботи в MathCad є математичні вирази, змінні та функції. Призначення програмних модулів полягає у визначенні виразів, змінних та функцій в декілька рядків, дуже часто із застосуванням специфічних програмних операторів. Програмування в MathCad має ряд переваг, які роблять документ більш простим і таким, що легко читається.:

  •  можливість застосування циклів та умовних операторів
  •  простота створення функцій та змінних
  •  використання локальних змінних та обробка помилок.

Реалізувати алгоритм обчислення в пакеті Mathcad можна, використовуючи програми-функції, що містять конструкції, подібні до конструкцій мов програмування Pascal чи Fortran – оператори присвоєння, оператори циклів, умовні оператори і т.д. Такий спосіб програмування називається

програмуванням у програмі-функції.

Використання програми-функції MathCad.

Опис програми-функції розміщується в робочому документі перед викликом програми-функції і містить у собі ас’я програми-функції, список формальних параметрів (він може бути відсутнім) і тіло програми-функції. Кожна програма функція MathCad має своє ас’я, використовуючи яке здійснюється звертання до цієї програми-функції. Після імені в круглих дужках записується список формальних параметрів (через кому), через які передаються дані в програму-функцію для виконання обчислень. Якщо програма-функція не має формальних параметрів, тоді дані передаються через імена змінних, визначених вище опису програми-функції. Тіло програми-функції містить локальні оператори присвоєння, умовні оператори, оператори циклу, а також інші програми-функції та функції користувача.

Порядок опису програми-функції MathCad

Для введення в робочий документ опису програми-функції необхідно:

  •  ввести ася програми-функції і список формальних параметрів та ввести символ “:”;
  •  відкрити панель Програмування та клацнути кнопку Add line.                       

           

На екрані зявиться вертикальна риска    і вертикальний стовпець із двома полями для введення операторів, що утворюють тіло програми-функції.

  •   перейти  в перше поле і ввести перший оператор тіла програми-функції. Нижнє поле завжди призначене для визначення значень, які повертаються програмою. Для того, щоб ввести додаткові поля для введення операторів, потрібно натиснути кнопку Add line”. Для видалення того чи іншого оператора або поля введення з тіла програми-функції, потрібно виділити його рамкоюі натиснути клавішу Delete.
  •   заповнити  нижнє поле введення, ввести вираз, який визначає значення, що повертається через ася програми-функції.

Локальний оператор присвоєння

 Локальний оператор присвоєння    використовується для задання всередині програми  значення змінної та має наступний вигляд:

 <ася змінної>  <вираз>

Використання звичайного оператора присвоєння (:=) у тілі програми-функції приводить до синтаксичної помилки.

Приклад опису програми-функції.

Обчислити значення функції

 

а) Опис і звертання до програми-функції, яка використовує формальні та     фактичні параметри:

       

б) Опис і звертання до програми-функції, яка не викорис-товує формальні     параметри

Умовний оператор if

Цей оператор використовується тільки в тілі програми-функції і для його введення потрібно клацнути на кнопці if панелі програмування. На екрані зявиться наступна конструкція: 

В поле , шо знаходиться після if , вводиться логічний вираз. В поле, що знаходиться перед if, вводиться вираз, значення якого використовується , якщо логічний вираз приймає значення  true. В поле, що знаходиться в наступному рядку після if, вводиться вираз, значення якого використовується, якщо логічний вираз приймає значення false. Для введення в це поле необхідно:

  •  помістити це поле в рамку
  •  клацнути на кнопці otherwise панелі програмування
  •  в поле, що залишилося, ввести відповідний вираз

Логічні операції

Логічна операція OR. Позначається знаком + або і записується у вигляді <логічний вираз 1><логічний вираз 2>. Логічна операція AND. Позначається знаком * або і записується у вигляді <логічний вираз 1><логічний вираз 2>.

Оператор циклу з параметром

Для  введення такого оператора  необхідно виконати наступні дії:

  •  клацнути на  кнопці  for панелі Programming (Программирование) . На екрані зявляться  поля введення (місце заповнювачі)

  •  в поле 1 вводять ас’я параметра циклу;
  •  в поле 2 вводять діапазон значень параметра циклу, використовуючи для цього дискретний аргумент;
  •  в поле 3 вводять оператори, що складають тіло циклу.

Оператор циклу з передумовою

Для введення цього оператора необхідно виконати наступні дії:

  •  клацнути на  кнопці  while панелі Programming (Программирование) . На екрані з’являться  поля введення (місце заповнювачі)

     

  •  в поле 1 вводять умову виконання циклу;
  •  в поле 2 вводять оператори тіла циклу. У тілі циклу повинні бути присутні оператори, які роблять умову циклу хибною, інакше цикл буде виконуватись нескінченно.

Оператор циклу з передумовою виконується наступним чином: знайшовши оператор while, MathCad перевіряє вказану умову, Якщо вона істинна, то виконується тіло циклу і знову перевіряється умова. Якщо вона хибна, то цикл завершується.

В системі MathCad використовуються масиви двох типів: одновимірні (вектори) та двовимірні (матриці). Порядковий номер елемента одновимірного ассиву називається індексом. Індекси починаються з нуля або одиниці в залежності від значення системної змінної ORIGIN.  Вектори і матриці можна задавати різними способами:

  •  за допомогою команди Вставка Матрица
  •  за допомогою комбінації клавіш Ctrl+M
  •  клацанням на кнопці панелі Матрица

Щоб звернутися до окремих елементів вектора, використовують оператор нижнього індексу . Для роботи з масивами використовують вбудовані в MathCad функції, які викликаються командами ВставкаФункцияВектор и матрица. Нехай задано масив А.

    Функція

Призначення

Приклад

cols

Повертає число стовпців

cols(A)=1

rows

Повертає число рядків

rows(a)=5

last

Повертає індекс останнього елементу масиву

last(A)=5

length

Повертає кількість елементів масиву

length(A)=5

min

Повертає мінімальний елемент

min(A)=-1

max

Повертає максимальний елемент

max(A)=4

Обробка елементів двовимірного масиву здійснюється так само, як і обробка елементів одновимірного масиву. Єдина відмінність – це те, що необхідно використовувати вкладені цикли: один цикл, зовнішній для переміщення між рядками, а другий, внутрішній, для переходу між елементами рядка. Над двовимірними масивами визначені функції: cols, rows, min, max.

Практичні завдання.

1. Написати програму для обчислення значення функції .

Варіанти:

  1.  .      2) .

3)      4) .

5)   

6)   

 7)           

8)   

9)   

10)

11)

12)

13)   Обчислити мінімальне з двох чисел  a, b. Числа a, b 

       задати      самостійно.

  1.  Обчислити максимальне з двох чисел  a, b. Числа a, b

       задати      самостійно.

Три числа задаються формулами:       , , .   Значення       задати довільні. Виконати наступні варіанти:

15)  Знайти мінімальне число .

16) Знайти максимальне   число      

17) Вибрати серед них від’ємні та надрукувати їх  та

     квадратні       корені з їх   модулів.   

18) Вибрати серед них ті, що належать проміжку [- 4,7].

19) Вибрати серед них ті, модулі яких менше 5.

20) Обчислити середнє арифметичне цих чисел.

21) Знайти число  .

22) Знайти число .

23) Знайти число .

24) Знайти число .

        25) Знайти число .

2. Скласти програму обчислення значення функції, починаючи їз заданої точки.

Варіанти:

1)   

2)  

3)  

4)  

5)  

6)  

7)  

8)  

9)  

10)

11)

12)

13)

14)

15)

16)

17)

18)

19)

20)

21)

22)

23)

24)

25)

3. Скласти програму обчислення значення суми та добутку.

Варіанти:

1) , .

           ,

2) ,         .

    ,

3) , .

           ,

4) ,   .

,

5) ,  .

        ,

6) , .

    ,

7) ,              .

     ,

8) ,   .

        ,

9) ,             .

     ,

10) ,  .

        ,

11) , .

            ,

12) ,  .

         ,

13) , .

        ,

14) , .

     ,

15) ,   .

    ,

16) ,  .

       ,

17) , .

        ,

18) , .

      ,

19) ,  .

     ,

20),  .

       ,

21) , .

        ,

22) , !.

 ,

23)   ,         

         ,                       ,

24) ,               

          ,                           ,

25) ,              

4. Скласти програму до таких завдань (значення елементів масиву задати самостійно):

Варіанти:

1) Знайти суму значень додатніх елементів масиву В(6);

2) Знайти кількість додатніх елементів масиву С(8);

3) Знайти середнє арифметичне відємних елементів масиву

   А(6);

4) Знайти мінімальний елемент масиву В(7);

5) Знайти середнє арифметичне додатніх елементів масиву

   С(8);

6) Знайти добуток значень додатніх елементів масиву D(5);

7) Знайти суму значень елементів масиву С(9), значення яких

   менше  0.25;

8) Знайти кількість елементів масиву Y(7), значення яких

    менше 0.99;

9) Знайти кількість відємних елементів масиву А(5);

10) Знайти добуток значень елементів масиву, значення яких

     більше  2.0;

11) Визначити порядкові номери відємних елементів масиву

     В(8);

12) Знайти суму значень відємних елементів масиву С(9);

13) Визначити порядкові номери додатніх елементів масиву

     А(9);

14) Визначити мінімальний елемент масиву  С(9) та його

     порядковий номер;

15) Знайти максимальний елемент масиву В(7);

16) Знайти максимальний елемент масиву У(10) та його

     порядковий номер;

17) Обчислити середнє арифметичне елементів масиву В(9);

18) Обчислити кількість додатніх елементів масиву С(7), які

     не перевищують по модулю число 5.

19) Обчислити середнє арифметичне елементів масиву С(9),

     значення яких більше 5;

20) Визначити, який номер має найменший елемент масиву

     В(8);

21) Обчислити суму значень елементів масиву В(9), які стоять

     на парних місцях;

22) Обчислити добуток значень елементів масиву С(10), які

     стоять   на непарних місцях;

23) Обчислити суму значень елементів масиву В(9), які стоять

     на непарних місцях;

24) Обчислити середнє арифметичне значень елементів маси-

     ву  А(7), які стоять на парних місцях;

25) Обчислити добуток значень відємних елементів масиву

     А(8), які,стоять на парних місцях.

5. Скласти програму до таких завдань (значення елементів масиву задати самостійно):

Варіанти:

1) Вивести на друк  кількість всіх від´ємнх елементів матриці

2) Замінити нулями всі додатні елементи матриці і вивести на друк нову матрицю.

3) Замінити всі нулі матриці числом 34 івивести на друк нову матрицю.

4) Всі додатні елементи матриці  збільшити на 10 і вивести на друк дану матрицю і перетворену матрицю.

5) Вивести на друк середнє арифметичне всіх елементів матриці  і саму матрицю А.

6) Всі ві´ємні елементи  матриці  замінити на 25 і вивести на друк перетворену матрицю.

     7) Вивести на друк суму двох матриць  і   

         .

8) Вивести на друк різницю двох матриць

.

      9) Знайти квадрат найбільшого елемента масиву      .

10) В матриці знайти  суму елементів, що лежать вище головної діагоналі.

       11) В матриці  знайти добуток елементів

       головної діагоналі.

     12) В матриці  поміняти місцями перший і  

       другий стовпці.

13) В квадратній матриці  підрахувати  і вивести на друк окремо суму додатніх та від´ємних елементів, підрахувавши при цьому їх кількість.

14) В заданому масиві  підрахувати окремо суму кожного стовпця. З отриманих сум сформувати масив Х.

15) Провести перетворення матриці  таким чином: додатні елементи  замінити на число 0, від´ємні – на число 1, нульові – на число 3.

     16) Транспонувати матрицю (зробити рядки стовпцями)

          .

17) Вивести на друк у вигляді масиву Х всі невід´ємні елементи матриці  

    .

18) В матриці  знайти найбільший елемент і вивести на друк разом з його індексами.

19) Всі елементи другого стовпця матриці  збільшити в два рази і вивести на друк отриману матрицю.

20) Задана матриця  . Сформувати нову матрицю Х, кожен елемент якої обчислюється за формулою: , де - найбільший елемент матриці Y.

21) Всі від´ємні елементи  матриці  замінити на 25 і вивести на друк перетворену матрицю.

22) Провести перетворення матриці  таким чином: додатні елементи  замінити на число 0, від´ємні – на число 1, нульові – на число 3.

23) В матриці  знайти найбільший елемент і замінити його числом 5. Вивести перетворену матрицю.

24) Провести перетворення матриці  таким чином: додатні елементи  замінити на число 0, від´ємні – на число 1, нульові – на число 3.

25) В заданому масиві  підрахувати окремо суму кожного стовпця. З отриманих сум сформувати масив Х.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30680. Тема России в лирике Блока. Чтение наизусть «Река раскинулась. Течет, грустит лениво…» 14.97 KB
  Течет грустит лениво Тема Родины России занимала в творчестве Блока особое место и была для него поистине всеобъемлющей. В стихотворении Осенняя воля 1905 отчетливо прослеживаются лермонтовские традиции творчества Блока:Выхожу я в путь открытый взорамВетер гнет упругие кустыБитый камень лег по косогорамЖелтой глины скудные пластыЛирический герой Блока не случайный прохожий а один из сыновей России идущий знакомым путем и сопричастный горькой судьбе тех кто умирает не любя но кто стремится к слиянию с родиной: Приюти ты в...
30682. Тема чести в произведениях отечественной классики XIX века 18.92 KB
  Проблема чести была актуальна во все времена но особенно ярко это проявилось в литературе 19го века.Тема чести одна из основных в романе А. Кодекс дворянской чести требовал чтобы герой отдал за императрицу свою жизнь и Гринев был готов на это.
30683. Тематика и художественные особенности «Сказок» М. Е. Салтыкова-Щедрина 15.75 KB
  Известно что Салтыков-Щедрин начал писать свои политические сказки еще в шестидесятые годы и что именно эти небольшие по объему произведения стали вершиной его творчества итоговым произведением. Одной из самых известных сказок Салтыкова-Щедрина является Повесть о том как один мужик двух генералов прокормил. Спасенные и разбогатевшие генералы проявляют свою благодарность высылают ему пятак серебром да рюмку водки веселись мужчина Во многих других сказках Салтыкова можно встретить применение...
30684. Тип «гордого человека» и его воплощение в произведениях отечественной литературы 14.8 KB
  Гордость – один из семи смертных грехов. Все эти герои несмотря на разнообразие их характеров обладают одной ведущей чертой – гордостью. Своей гордостью и эгоизмом он приносит несчастья многим героям даже совершает убийство друга на дуэли. Любовь и гордость находятся на разных полюсах.
30685. Людмила Улицкая «Дочь Бухары» 42.42 KB
  Бухара – так прозвал двор анонимную красавицу – не терпела чужих взглядов а пока забор не был выстроен ни одна соседка не упускала случая проходя заглянуть в притягательные окна. Женился на головешке азиятской Одно слово – Бухара Видно Паша еще не прониклась до конца духом полного и окончательного интернационализма. Я сама родилась от младшей жены – не поднимая глаз сказала Бухара. С его уходом Паша окончательно переехала в докторский флигель а Бухара пошла работать по своей почти утраченной специальности.
30686. Фантастические мотивы и образы в произведениях отечественной литературы 13 KB
  В отечественной литературе к данным мотивам обращались писатели различных направлений. Так, например, в романтических поэмах Лермонтова присутствуют образы потустороннего мира. В «Демоне» художник изображает протестующий Дух Зла. В произведении проводится идея протеста против божества как создателя существующего миропорядка.
30687. «Вечные» вопросы и их осмысление в лирике А. С. Пушкина. Философское звучание стихотворения «…Вновь я посетил…» 14.6 KB
  Во многих стихотворениях автор размышляет о жизни и смерти о смысле человеческого существования о радостях и горестях жизни об отношениях к ним размышляет о творчестве в частности о поэзии о любви. Вечный закон жизни – это постоянное течение.Многое изменилось и в Михайловском и в жизни самого поэта. По мысли автора каждый человек должен оставить определенный след в жизни и у него есть надежда на то что он не будет забыт.
30688. Философское звучание стихотворения Ф.И. Тютчева «Молчание». Восприятие, истолкование, оценка. Выразительное чтение наизусть SILENTIUM! (Молчание) 15.19 KB
  Тютчева Молчание. Эта склонность к познанию окружающего мира и самопознанию привела Тютчева к совершенно оригинальной философской и поэтической концепции.Лирику Тютчева тематически можно представить как философскую гражданскую пейзажную и любовную.Для мировосприятия Тютчева характерно восприятие мира как двойственной субстанции.