Розгалужені обчислювальні процеси

 

Алгоритми розгалужених обчислювальних процесів включають принаймні один етап, який має більше одного спадкоємця. Необхідність уведення такого етапу зумовлюється виконанням певної умови. Іншими словами задача має кілька шляхів розв'язку, які вибираються у залежності від виконання тієї чи іншої умови. Таким чином, алгоритм повинен не тільки описувати, але й вибирати потрібний хід розв'язку з урахуванням вхідних даних або проміжних результатів. Напрями, за якими може відбуватись обчислювальний процес, називаються його гілками.

Прикладам такого процесу є відбір і розрахунок вузлів і механізмів із різних деталей.

 

 

Рис. 3.1. Схема алгоритму простого (лінійного) процесу

 

Приклад 3.2. Записати у вигляді схеми такий алгоритм обчислення:

S = {	k·x + 2 ·t, якщо t >= 0
k·- 4·t, якщо t < 0

При записі алгоритмів розгалужених обчислювальних процесів необхідно дотримуватись таких вимог:

● у різних гілках можна використовувати й ті самі позначення змінних величин;

● обчислення або процеси, що повторюються в різних гілках схеми алгоритму, виносяться за межі розгалуження (у нашому прикладі це обчислення виразу k · х (і);

● складні умови обчислень розбиваються на ряд простих.

Розв'язок задачі буде мати вигляд, поданий на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема алгоритму простого розгалуженого обчислювального процесу

 

3.3.4. Циклічні обчислювальні процеси

 

Більшість практичних задач розв'язуються на ЕОМ за допомогою циклічних алгоритмів. У таких алгоритмах мають місце ділянки обчислень, що являють собою багаторазове повторення однієї і тієї самої послідовності операцій.

Наприклад, при обчисленні виразу у = а^x, операція множення повторюється х раз. Якщо х = 5, то операція множення повторюється 5 разів, тобто у = а·а·а·а·а, а коли х = 100, то множення повторюється 100 разів.

Таким чином, циклічний обчислювальний процес – це послідоність дій, яка передбачає повторювані n разів етапи обробки інформації.

Цикл повинен тривати доти, поки не виконається деяка умова виходу з нього.

Приклад 3.3. Скласти схему алгоритму для обчислення такого виразу

,

при цьому параметр циклу змінюється до x_п із кроком h. Такі обчислення значень заданої функції називаються табулюванням.

Виконуючи табулювання, необхідно послідовно перебрати всі значення параметра циклу х у зазначеному діапазоні його величин. Як тільки цю умова буде порушено, слід припинити обчислення. Схема алгоритму подається на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Схема алгоритму простого циклічного обчислювального процесу

 

 

При уважному розгляді схеми алгоритму видно, що основою її розрахункової частини є робочі формули. Вони й дозволяють обчислювати результат з огляду на задану кількість циклів. Виходить, що перш ніж зображувати блок-схему, необхідно скласти робочі формули. Пошук робочих формул для всіх типів циклів виконується за єдиною методикою. Зміст робочих формул дозволяє визначити послідовність розрахунків, методи трансформації змінних величин (параметрів) циклу.

Крім того, варто звернути увагу, що в перший символ уводяться окремі змінні, а кілька однотипних операцій уведення або виведення даних мають входити в цикл як багаторазово повторювані

Циклічні процеси можна класифікувати залежно від кількості й складності вхідних циклів на прості (один цикл) і складні (цикл у циклі або розгалуження в циклі). У свою чергу прості цикли поділяються залежно від способу виходу із циклу на арифметичні й ітераційні. Розглянемо кожен з таких циклів.

 

3.3.5. Арифметичні цикли

 

Циклічний процес, у якому заздалегідь відомо кількість повторень циклу, називається арифметичним циклом.

Наприклад, розв'язок рівняння величини у = а^х при заданому значенні х або у = n! при заданому значенні n, реалізується за допомогою арифметичних циклічних процесів. Кількість повторень циклу в них задають величини х і n відповідно.

Для підрахунку кількості повторень кожного арифметичного циклу вводять спеціальні змінні, які називають лічильниками циклів. Лічильник являє собою цілу змінну величину. На підготовчому етапі обчислень у схемі алгоритмів необхідно задати початкове значення для лічильника. Якщо лічильник працює на збільшення, тобто початкове значення його становить 0 чи 1, а після кожного виконання циклу лічильник збільшується на одиницю, то такий лічильник називається прямим. Якщо початкове значення відповідає максимальному числу повторень циклу, а після кожного виконання циклу воно зменшується на одиницю, то такий лічильник називається оберненим.

 

3.3.6. Ітераційні цикли

 

Не у всіх задачах заздалегідь відома кількість повторень циклу. Прикладами таких задач можна вважати обчислення квадратного кореня із цілих позитивних чисел, обчислення тригонометричних функцій за допомогою рядів, інтегралів наближеними методами, уведення набору даних змінної довжини. Також ітераційними методами можна розв'язувати багато задач, пов'язаних з плануванням діяльності в економіці та проектувальних задач.

В ітераційних циклах великого значення набуває визначення точності шуканого результату, що дозволяє встановити момент виходу із циклу, або врахуванням якої іншої умови.

3.3.7. Складні цикли

 

Як уже зазначалось, крім простих циклів, в обчислювальних алгоритмах застосовуються складні. Вони, як правило, включають два й більше циклів, вкладених один в одного або розгалужених. Наприклад, такі цикли застосовуються у визначенні сум всіх елементів матриці.

 

Контрольні питання

 

1. Назвіть етапи підготовки до розв’язку задач на ПК, що виконуються без застосування комп'ютера.

2. Які основні властивості алгоритмів обчислювальних процесів?

3. Які процеси можуть описувати алгоритми?

4. З якою метою будують графічні схеми алгоритмів?

5. За якими правилами складають блок-схеми алгоритмів?

6. Які види блоків використовують у блок-схемах?

7. З урахуванням яких правил складають структурні схеми алгоритмів?

 

4. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ ТА ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ МОВИ ПРОГРАМУВАННЯ VISUAL BASIC

 

4.1. Загальні положення

 

Технологія роботи в середовищі Visual Basic має у своєї основі ідеї об'єктно-орієнтованого та візуального програмування. Ідея об'єктно-орієнтованого програмування полягає в інкапсуляції (об'єднанні) даних і засобів їх опрацювання (методів) у тип, який називається об'єктом. Прикладами об'єктів можуть бути елементи керування у діалоговому вікні: кнопки, списки, текстові поля тощо. Середовище візуального програмування Visual Basic – це графічна автоматизована оболонка навколо об'єктно-орієнтованої версії мови Basic.

 

4.2. Користувацька оболонка середовища розробки Visual Basic

 

Для завантаження середовища розробки Visual Basic (VB) та створення проекту потрібно зробити наступні операції:

користуючись головним меню операційної системи натиснути кнопку Пуск → Программы → Microsoft Visual Basic → Visual Basic, далі у діалоговому вікні New Project вкладки New виділити Standard.exe та натиснути кнопку Открыть.

Після завантаження програми на екрані можуть з’явитись інструменти й вікна інтегрованого середовища розробки (див. рис. 4.1). Охарактеризуємо ці об’єкти.

Панель елементів Вікно властивостей Вікно програмного коду Вікно екранної форми

Рис. 4.1. Загальний вигляд вікна проектування в середовищі Visual Basic

1. Головне меню. Зазвичай користувацька оболонка має у своєму розпорядженні перелічені нижче засоби, що складаються з таких команд (пунктів): File, Edit, View, Project, Format, Debug, Run, Query, Diagram, Tools, Add-Ins, Window, Help.

Зокрема меню File містить стандартні команди, призначені для роботи з файлами програмного середовища. За допомогою цих команд можна створити новий проект (New Project), відкрити чи закрити файл проекту (Open Project, Remove Project), додати проект (Add Project), зберегти проект чи форму (Save Project, Save Project As, Save Form.., Save Form.. As), роздрукувати вибрані файли проекту (Print) чи створити ехе-модуль (Make Project.exe).

Меню Edit включає стандартні команди для пошуку й заміни фрагмента тексту (Find, Replace, Find Next), команди для роботи з буфером (Copy, Cut, Paste тощо) тощо.

У меню View містяться команди для візуалізації елементів середовища.

Меню Project зосереджує команди, що використовуються в керуванні проектом, зокрема при додаванні файлів до проекту (Add Form, Add Module тощо).

За допомогою команд меню Format можна вирівнювати компоненти відносно сітки та між собою (Align), задавати порядок відображення компонентів, які перетинаються (Order → Bring to Front, Order → Send to Back), змінювати розміри вибраного компонента (Make Same Size) і т. ін.

Меню Debug призначається для налагодження проекту та пошуку помилок в програмному коді.

Меню Run включає команди, які керують роботою програми (Run, Break, End тощо).

У меню Tools розміщено команди для задання параметрів середовища VB.

Панелі інструментів служать для розташування кнопок деяких вище зазначених команд, набір команд регулюється потребами користувача.

2. Стандартна панель інструментів є основним засобом середовища Visual Basic. За її допомогою можна виконати широкий спектр операцій, передбачених у пунктах меню File (файл), Project (проект), Debug (налагодження) і Run (запуск). Призначення кожної з команд відображене в додатку 1.

3. Панель Form Editor призначається для переміщення елементів керування у формі, зміни їх розмірів, вирівнювання щодо меж форми. Перелік усіх елементів цієї панелі подано в додатку 2.

4. В ікно проектування Visual Basic [design], включає початковий рядок головного меню вікна й звичайні для нього кнопки, наприклад, кнопки згорнути в значок, розгорнути/відновити, закрити; та інші.

5.В ікно конструктора форм Form – екранна форма призначається для створення власного прикладного вікна користувача. У ньому обов’язково подаються характерні для всіх вікон ОС Windows назви вікна й відповідної кнопки системного меню.

6. Вікно інструментів пакета Visual Basic, що складається із двох стовпчиків кнопок інструментів, призначення яких відображене в додатку 3.

7. Вікно провідника проекту із заголовком Project1, у якому перелічуються всі компоненти створюваного додатка – екранні форми й програмні модулі.

8. Вікно властивостей об'єктів Properties, особливості якого розглянуто далі.

9. Вікно програмного коду Code призначено для створення в ньому програмних модулів (тобто самих програм, що виконують розрахунки, перетворення та певні дії).

Усі вікна мають кнопку системного меню й можуть бути закриті. Якщо на екрані немає потрібного вікна, його можна відкрити за допомогою таких команд пункту меню View:

● Object – вікно екрана " Forml ";

● Toolbox – вікно інструментів пакета VB;

● Properties Window – вікно властивостей об'єктів " Properties ";

● Code – вікно програмного коду " Code ";

● Project Explorer – вікно провідника проекту.

Пакет мастіть досить повну довідкову систему. Виклик її здійснюється через клавішу [ F1 ] або пункт меню Help.

Крім перелічених вище, у вікні проектування можна викликати:

● вікно редактора меню (Menu Editor), яке забезпечує створення й редагування рядка меню для форми;

● вікно макета форми (Form Layout) – для перегляду форми на екрані;

● вікно перегляду об'єктів (Object Browser) – для ознайомлення з усіма елементами проекту;

● вікно Локальні (Locals) – для перегляду значень локальних змінних величин;

● вікно Спостереження (Watches);

● вікно Безпосереднє виконання (Immediate) – призначене для ручного введення й виконання команд.

Вихід із середовища розробки VB можна виконати за допомогою системного меню вікна проектування (Microsoft Visual Basic [design]) або таким чином: пункт меню File → команда Exit.

 

4.3. Основні принципи розробки програм (проектів) у середовищі Visual Basic

 

Загальні положення

 

Як уже зазначалось вище, алгоритмічна мова Visual Basic (VB) – це мова об'єктно-орієнтованого програмування, в якому можна маніпулювати готовими об'єктами й методами їхньої обробки на рівні операторів алгоритмічної мови.

В об'єктно-орієнтованій мові використовуються такі поняття як:

● об'єкти;

● властивості;

● події;

● методи.

 

4.3.2. Характеристика об'єктів середовища VB

Під об'єктами в середовищі Visual Basic розуміють пристрої або загальні елементи Windows-додатків, використовувані більшістю створюваних програм. При об'єктно-орієнтованому програмуванні практично всі компоненти комп'ютерної системи вважаються об'єктами. Зокрема, в середовищі Visial Basic виділяються такі групи об'єктів:

● глобальні (global objects), серед яких clipboard (буфер обміну), debug (налагодник), printer (принтер), screen (екран), арр (додатки);

● інтерфейсні, або об'єкти взаємодії, наприклад, form (екранна форма), controls (керуючі елементи, зокрема ті, що присутні на панелі інструментів);

● об'єкти бази даних.

У першу чергу будуть використовуватися об'єкти вікна панелі елементів керування (додаток 3).

Щоб ідентифікувати будь-який значок елемента на панелі інструментів Visual Basic, можна встановити в його місці покажчик миші, при цьому з'явиться спливаюча підказка із назвою цього елемента.

Складаючи власну програму кожен користувач має вирішити, з якими конкретно об'єктами він буде працювати, це стосується форми вікон, набору пристроїв, методу виведення результатів (на екран або на друк), а також які керуючі елементи повинні містити вікна програми.

Усі вимоги до обраних об'єктів користувач фіксує як властивості у вікні Properties. Кожному об'єктові відповідає свій заздалегідь заданий набір властивостей.

 

4.3.3. Властивість об'єктів

 

Властивість об'єкта – це якість або характеристика об’єкта що визначає його динамічні характеристики та зовнішній вигляд. Наприклад, властивостями об'єктів вважаються їхні імена, внутрішній вміст, колір фону й символів. Як правило, список властивостей кожного об'єкта складено заздалегідь, а користувач може встановлювати їхні конкретні значення, наприклад, колір – блакитний, тип шрифту – Times New Roman, зміст текстового напису й т. д.

Для встановлення значення властивості конкретного об'єкта необхідно клацнути лівою клавішею миші в місці цього об'єкта, тобто зробити його активним, і вивести клацанням на передній план вікно Properties (рис. 4.2). У вікні відображається список властивостей активного в даний момент об'єкта, а також уточнюються присвоєні за умовчанням цим властивостям значення.

 

Введення з клавиатури Вибір припустимих значень Випадний список об’єктів Перелік властивостей

Рис. 4.2. Загальний вигляд вікна властивостей Properties

Під рядком заголовка вікна розташований інший рядок (поле) із випадним списком, який містить перелік усіх об'єктів створюваного проекту. У цей рядок має бути внесено ім’я об’єкта, який нас цікавить.

Виклик необхідної властивості об’єкта для її встановлення здійснюється за його назвою в першому стовпчику вікна Properties. Щоб змінити значення властивості, потрібно клацнути лівою клавішею миші в місці другого стовпчика вікна, зокрема по правій кнопці наприкінці рядка цієї властивості у списку із припустимими значеннями, який при цьому з'являється. Далі за допомогою клацання вибирають необхідну властивість або активізують рядок і вводять дані за допомогою клавіатури.

Наведемо приклади деяких властивостей об’єкта:

● Name – встановлює ідентифікатор (ім'я) для доступу до об'єкта (текстового поля, поля написів, поля меню, які керують кнопкам і т. д.) із програмного коду. Ця властивість недоступна під час виконання програми. Наприклад, властивість Name – для форми встановлює її ім'я, використовуване в програмі. Ім'я починається з букви, має певний набір букв, цифр і підкреслення, загальна кількість яких не перевищує 40 символів. При цьому спочатку задається ім'я елемента, а потім для нього уводиться код програми;

● Alignment – виконує вирівнювання тексту (0 – вліво, 1 – управо, 2 – центрування).

● Autosize – автоматичне керування розміром поля напису або текстового поля (true – означає автоматичну зміну поля відповідно до розміру вмісту, false – розміри незмінні, а зайвий уміст відтинається).

● BackColor, ForeColor – установлення кольору фону й переднього плану об'єкта.

● BorderStyle – задає тип рамки для об'єкта, причому для form і textbox використовуються тільки для читання під час виконання програми. Можливі такі значення цієї властивості:

• 0 – немає контуру;

• 1 – фіксований одинарний верхній контур (рядка назви й меню);

• 2 – за умовчуванням змінюваний контур;

• 3 – фіксований подвійний.

● Caption – текст, відображуваний у заголовку (для форми), усередині або поруч із елементом керування.

● FontName – встановлює або повертає шрифт, який використовується для відображення тексту в елементах керування, а також при виконанні операцій малювання й друку. Рекомендується використовувати шрифт Times New Roman Cyr. Параметри Height, Width означають зовнішню висоту й ширину об'єкта. Задаються у твіпах (1 см = 567 твіпів).

● Text – забезпечує відображення інформації, що має вигляд пов’язаних між собою граматично і за змістом речень у текстовому або комбінованому полі або у полі списку. В останньому випадку передбачене тільки читання під час виконання програми.

 

 

4.3.4. Характеристика подій об’єктів

 

Visual Basic вважається мовою, яка орієнтується на обробку подій. Це означає, що окремі частини програми починають виконуватись у відповідь на певні події. Отже кожен об'єкт повинен реагувати на ці події (дії) такими засобами:

● на екрані (шляхом клацання миші у місці керуючих елементів);

● на клавіатурі (натисканням різних клавіш);

● у програмі автоматично під впливом конкретних даних.

Тобто програма повинна мати керовану подіями архітектуру.

Наведемо приклад типових подій:

● Change – відбувається при зміні стану елемента керування за умови настання цілого ряду можливих подій (так званого масиву подій);

● Click – відбувається при одноразовому клацанні клавішею миші на об'єкті;

● DblClick – відбувається при подвійному клацанні клавішею миші на об'єкті;

● KeyPress – відбувається при натисканні клавіші на клавіатурі;

● Load – відбувається під час виклику додатка за допомогою оператора Load у програмі або внаслідок неявного завантаження;

● Unload – відбувається внаслідок вивантаження форми з оперативної пам'яті через маніпуляції користувача (за допомогою меню або кнопок) або з програми за допомогою оператора Unload.

Настання кожної події в Visual Basic пов’язується з виконанням відповідної процедури (підпрограми). У загальному вигляді маємо такий синтаксис типової процедури:

 

Sub <ім’я об'єкта>_<ім'я події> (оголошення параметрів)

...........................................................

Оператори

Випадний список об’єктів Випадний список властивостей

Рис. 4.3. Загальний вигляд вікна програмного коду

……………………………………...

End Sub

 

Для кожного об'єкта зафіксовано перелік можливих процедур, завдання користувача – вибрати потрібну і записати відповідний їй програмний код, використовуючи спеціальне діалогове вікно (див. рис. 4.3).