42545

Разработать Windows Forms приложение - программу-калькулятор дробей

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

не имеют общих делителей то дробь называется несократимой; любая дробь может быть представлена к несократимой если её числитель сократить на их наибольший общий делитель Hog наибольшее натуральное число на которое они оба делятся без остатка; две любые дроби b и c b считаются равными если d=bc; две несократимые дроби считаются равными если равны их числители и знаменатели =c и b=d. Умножение: W W'={U U'V V'} W=U d1V d2 и W'=U' d2V' d1 где d1=HogUV' и d2=HogU' V. Деление: W W'={U U' V...

Русский

2013-10-30

44 KB

21 чел.

Задание 3.

Разработать Windows Forms приложение -  программу-калькулятор дробей: fc(fraction calculator), который обеспечивает выполнение арифметических операций (сложение, вычитание, умножение и деление) для рациональных дробей, заданных в символическом формате. Программа fc должна быть ориентированна на использование следующего формата дробей: a/b, где a и b наборы цифр, отображающие числитель и знаменатель дроби.

На форме предусмотреть отображение дробей, используя необходимые элементы управления, предусмотреть также их редактирование т проверку на корректность ввода данных.

Присоздании приложения использовать применение методов и обработки ислючительных ситуаций.


  Исходными данными программы fc являются последовательности символов, представляющие вычисляемые арифметические выражения, где дробные операнды связывает символ операции(+, -, *, /). Дробные операнды и символ операции должны передаваться программе fc, через определенные элементы управления..
  Результатом работы программы fc должно быть дробное число, которое представляет итог вычисления входного выражения и отображается в соответствующем элементе управления. Для некоторых операций и операндов должен быть предусмотрен вывод соответствующих информационных сообщений диагностики. В программе предусмотреть обработку исключительных ситуаций.

  Программа fc должна быть составлена в системе программирования C#.

Свойства дробных чисел.

  В некоторых алгоритмах численной обработки данных более полезным является точное выражение результата в виде дроби (например, 1/3), чем приближенное представление с плавающей точкой (0,33333...). Использование дробей позволяет получить нецелочисленный ответ задачи в наглядной форме и исключить ошибку округления, свойственные обработке чисел с плавающей точкой в ограниченной разрядной сетке.
  Как известно, дробное число образует отношение 2-х целых чисел, которое записывается следующем образом: a/b, где a и b - наборы цифр, представляющие числитель и знаменатель дроби. Относительно числителя и знаменателя дроби приняты следующие договоренности:
  - знаменатель дроби должен быть натуральным числом (b>0);

- целое число можно представить дробью с единичным знаменателем (a/1);

- знак дроби определяется знаком числителя;

- если числитель и знаменатель дроби умножить на одно и тоже натуральное число (N), то получиться дробь   равная данной (a/b=(N*a)/(N*b));

- если числитель и знаменатель дроби имеют общий делитель, то при делении их на него происходит сокращение дроби и образуется дробь равная данной
     ((D*a)/(D*b)=a/b);

- если числитель и знаменатель взаимно-простые числа, т. е. не имеют общих делителей, то дробь называется несократимой;

- любая дробь может быть представлена к несократимой, если её числитель сократить на их наибольший общий делитель (Hog) - наибольшее натуральное число, на которое они оба делятся без остатка;

- две любые дроби a/b и c/b считаются равными, если (a*d)=(b*c);

- две несократимые дроби считаются равными, если равны их числители и знаменатели (a=c и b=d).

Вычислительная обработка дробных чисел основана на использовании 4-х арифметических операций: сложение, вычитание, умножение и деление. Для выполнения этих операций символическое представление дроби выражается парой целых чисел, соответствующих её числителю и знаменателю. Пусть U/U' и V/V' обозначают дроби-операнды, а W/W'-дроби, результат операции. Тогда числитель и знаменатель результирующей дроби для 4-х арифметических операций выражают следующие соотношения:

 1. Умножение: (W/W')={(U/U')*(V/V')}
    W=(U/d1)*(V/d2) и W'=(U'/d2)*(V'/d1),
    где d1=Hog(U,V') и d2=Hog(U'/V).
 2. Деление: (W/W')={(U/U')/(V/V')}
    W=(U/d1)*(V'/d2)sign(V) и W'=|(U'/d2)*(V/d1)|,
    где d1=Hog(U,V) и d2=Hog(U',V').
 3. Сложение: (W/W')={(U/U')+(V/V')}
    а. Если Hog(U'/V')=1,то
       W=(U*V')+(U'*V) и W'=(U'*V')
    б. Если Hog(U'/V')>1,то
       W=t/d2 и W'=(U'/d1)*(V'/d2),
       где d1=Hog(U',V'), t=U*(V'/d2)+V*(U'/d1) и d2=Hog(t,d1).
 4. Вычитание: (W/W')={(U/U')-(V/V')}

    Выполняется аналогично сложению, если везде заменить знак плюс на знак  минус.
  В приведенных соотношениях Hog(m,n) обозначает наибольший общий делитель чисел |m| и |n|. Для эффективного вычисления Hog применяется алгоритм Евклида - самый старый нетривиальный алгоритм, доживший до наших дней. В современной редакции псевдокод алгоритма Евклида выглядит следующим образом:

     IF m<0 THEN
        m <- |m|;  /* перейти к абсолютной величине числа m */
     IF n<0 THEN
        n <- |n|;  /* перейти к абсолютной величине числа n */
     WHILE n<>0 { /* цикл уменьшения n */
      r <- m mod n; /* остаток деления m на n */
      m <- n;
      n <- r;
      }
     RETURN m.

  В классическом варианте алгоритм Евклида используется для поиска наибольшего общего делителя пары не отрицательных целых чисел, при условии, что Hog(0,0) принимается равным 0. Для расширения области применения на поле произвольных целых чисел в предлагаемой версии алгоритма Евклида предусмотрен переход к абсолютным величинам рассматриваемых чисел. На каждом шаге основного цикла алгоритма Евклида происходит последовательное уменьшение обоих чисел, но при этом значение их наибольшего общего делителя остается неизменным, т. к.:

  Hog(m,n)=Hog(n,m-r*n).

  Цикл уменьшения обоих чисел продолжается, пока на очередной итерации меньшее из чисел не станет равным 0. В этом случае большее из чисел принимается за наибольший общий делитель исходной пары, т. к.:

Hog(m,0)=0.
 Например, Hog(259,111) выполняется за 3 шага:

 Hog(259,111)=Hog(111,37)=Hog(3,0)=3.

  Сложность алгоритма Евклида пропорциональна логарифму от максимального по абсолютной величине числа из рассматриваемой пары чисел. эффективность алгоритма Евклида определяет эффективность выполнения арифметических операций над дробями по соотношениям, определенным выше.

  На первый взгляд кажется, что арифметические операции над дробями можно реализовать более эффективно, вычисляя наибольший общий делитель в каждой операции только один раз вместо двух. Например, при умножении {(U/U')*(V/V')}, числитель и знаменатель ответа можно получить по внешне более простым формулам:

  W=(U*V)/d и W'=(U/U')/d,

где d=Hog(U*V,U'*V').

  При сложении 2-х дробей {(U/U')+(V/V')} можно представить результат в виде следующей дроби:

  (U*V'+V*U')/(U'*V'),

а затем привести результирующую дробь к не сократимому виду, используя

Hog(U*V'+V*U',U'*V').

  Однако, в обоих случаях придется оперировать с относительно большими числами на каждой итерации алгоритма Евклида. Каждая итерация будет выполнятся медленнее, чем код на в ней рассматриваются меньшие числа, которые характерны для операций обработки дробей с 2-мя вычислениями наибольшего общего делителя. Таким образом, по быстродействию оба подхода по-крайней мере равнозначны, но в первом исключена возможность переполнения разрядной сетки, что является решающим преимуществом, когда числители и знаменатели дробей являются большими числами.

Контрольные задания.

  1. Расширить программный код перегрузкой операции присваивания (=), в которой должно быть реализовано копирование числителя и знаменателя, а также приведение результирующей дроби к несократимому виду, если это необходимо.
  2. Расширить программный код перегрузкой операции проверки равенства 2-х  дробей (==).
  4. Усовершенствовать представление результата операций с дробями, так чтобы в случае, когда числитель больше знаменателя, выделялась целая часть числа.
  5. Разработать средства контроля достоверности результатов операций с дробными числами. Например, сложение дробей должно проверяться вычитанием, а умножение - делением.
  6. Реализовать операции сложения и вычитания с помощью приведения дробей к общему знаменателю. Для вычисления наименьшего общего кратного (Hok) знаменателей дробей, которое необходимо в этом случае, рекомендуется использовать следующее соотношение:

            U'*V'=Hog(U',V')*Hok(U',V').

Рекомендуемая литература.

  1. Д. Кнут
     Искусство программирования для ЭВМ, т.2 Получисленные алгоритмы - М.,
     Мир, 1977 г.

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69190. Измерение давления 59.5 KB
  Средства измерения давления в атомной энергетике составляют около половины общего количества средств измерений. На АЭС существуют специфические условия роботы приборов для измерения давления: широкий диапазон измерений 05 50 Мпа 5 500 кгс см2; высокая температура и радиационные...
69191. Электрические уровнемеры 51.5 KB
  Принцип действия этих уровнемеров основан на зависимости от уровня жидкости электрических параметров преобразователей: емкости индуктивности и активного сопротивления. Емкостной преобразователь уровня это электрический конденсатор емкость которого изменяется в зависимости...
69192. Измерение расхода жидкости, газа и пара 37.5 KB
  В соответствии с применяемыми методами измерений расхода и количества вещества измерительные приборы применяемые на АЭС разделяют на следующие группы: расходомеры постоянного перепада давления ротаметрические ; расходомеры переменного перепада давления; крыльчатые...
69193. Уровнемеры с дистанционной передачей показаний 38.5 KB
  Принцип действия: в поплавковом уровнемере чувствительный элемент это поплавок плавающий на поверхности жидкости. Поплавок перемещается в верх или в низ вместе с перемещением контролируемого уровня жидкости его перемещение передается на показывающее устройство или на преобразователь...
69194. Анализ состава газов 88 KB
  Но водород обладает с точки зрения использования его для охлаждения одним отрицательным свойством он взрывоопасен в смеси с воздухом от 25 до 95. Шкалы газоанализаторов градируются в процентах объемного содержания отдельных компонентов газовой смеси г м3 мг л.
69195. Конструктивно-силові схеми фюзеляжу літака 8.65 MB
  По конструктивно-силових схемах фюзеляжі підрозділяються на фермові, балочні і змішані. Силовий каркас фермової схеми (рис. 3.11) представляє собою просторову ферму, створену лонжеронами 3, розташованими по всій довжині або частині довжини фюзеляжу, стійками 1 і розкосами 5 у вертикальній площині...
69196. Вимоги до крила та його конструкція 3.63 MB
  Вимоги що предявляться до крила численні і залежать від типу та призначення літака. Все їх здійснити на одному типі крила як правило не представляється можливим оскільки вони часто бувають суперечливими і конструктору доводиться знаходити компромісне рішення.
69197. Призначення та склад оперення літака 4.48 MB
  Загальний вид оперення: 1 форкіль; 2 зализ; 3 проблисковий маяк; 4 кіль; 5 кермо напряму; 6 тример керма напряму; 7 сервокомпенсатор; 8 тример керма висоти; 9 кермо висоти; 10 стабілізатор; 11 фальшкіль. Зменшення навантажень що діють на важелі управління при відхиленні керма...
69198. Призначення та схеми розміщення опор шасі 5 MB
  Шасі це система опор літака необхідна для забезпечення стоянки руху по землі зльоту і посадки. Залежно від розташування опор відносно центру тяжіння ЦТ в якому прикладений вектор ваги літака G розрізняють три схеми шасі рис.33: а з хвостовою опорою...