Расчетно-графическая работа №2. Использование возможностей программирования для решения вычислительных задач

Цель работы – получить навыки практического применения базовых алгоритмических структур при программировании вычислительных задач.

 

Задание на расчетно-графическую работу

3.1.1 Используя известные базовые алгоритмические структуры и методики перевода чисел из одной системы счисления в другую, составить программу для выполнения задания 2.1.1. При разработке программы следует учесть возможность многократного ввода исходных данных (перевода нескольких чисел за один сеанс работы программы).

3.1.2 Используя известные базовые алгоритмические структуры выполнить задание 2.1.3. Вывести на экран данные, иллюстрирующие изменение уровня в резервуаре, с соответствующими комментариями и рекомендациями. Создать исполняемый файл с расширением.exe.

3.1.3 Вычислить значения функции f(x) (таблица Г.1) в интервале изменения аргумента [a, b] с заданным шагом h и вывести их на экран. Над полученными результатами выполнить требуемые действия. При решении задачи использовать тот вид оператора цикла, который указан для выбранного варианта.

3.1.4 Используя известные базовые и дополнительные алгоритмические структуры, решить предложенную задачу:

а) варианты 1 – 8. Известно, что плотность жидкости r обычно измеряют при температуре 293 К. Для определения плотности при других температурах используют зависимость r(Т). Используя данные таблицы Г.2, рассчитать значения плотности в указанном интервале изменения температур и вывести их на экран. Определить среднее значение плотности при указанных колебаниях температуры;

б) варианты 9 – 17. Для определения коэффициента гидравлического сопротивления l используют зависимость l(Re). Используя данные таблицы Г.2, рассчитать значения гидравлического сопротивления в указанном интервале изменения числа Рейнольдса Re и вывести их на экран. Определить модуль разности гидравлических сопротивлений, полученных при минимальном и максимальном числах Re;

в) варианты 18 – 25. Для определения давления в трубопроводе используется зависимость p(x). Используя данные таблицы Г.2, определить распределение давления в указанных сечениях трубопровода х и вывести их на экран. Определить сечение, в котором давление р принимает значение 0,75р_н. Значения начального р_н и конечного р_к давлений даны в МПа.

Рекомендации к выполнению задания. При разработке программы желательно использовать ввод и вывод данных с комментарием.

3.1.5 Составить программу для выполнения задания 2.1.7. Предусмотреть возможность форматного вывода результатов на экран, а также возможность выбора из основного меню программы одного из пунктов задания 2.1.7 (задача а, б или в).

3.1.6 Составить программу для выполнения задания 2.1.8. Предусмотреть возможность форматного вывода результатов на экран.

3.1.7 Даны векторы a и b (таблица Г.3). Найти длины этих векторов, их скалярное произведение, а также косинус угла между ними. Предусмотреть возможность ввода данных пользователем, а также получение инструкций (справки) по использованию формул для вычислений.

3.1.8 Для хранения сыпучих веществ применяется цилиндрический бункер с конической нижней частью, из которой выгружается содержимое бункера (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Бункер для хранения сыпучих веществ

До тех пор, пока высота h засыпанного в конус вещества не превышает высоты конической части бункера h_конуса, его объем вычисляется по формуле , где r_h – радиус конической части бункера на высоте h,связанный с высотой h соотношением . Если высота хранящегося в бункере продукта h превышает высоту его конической части, то к объему конуса следует прибавить объем цилиндрической части бункера . Используя данные таблицы Г.4, вычислить объем бункера и значение угла j. Вывести на экран данные, иллюстрирующие зависимость объема засыпанного вещества от высоты h для набора значений в диапазоне от 0 до h (с шагом 0.25).

Язык программирования для выполнения расчетно-графической работы выбирается согласно рекомендациям преподавателя. Все задания выполняются на дискете и оформляются пояснительной запиской. Пояснительная записка должна содержать вариант задания, блок-схему, текст программы и полученные результаты.

3.2 Общие рекомендации к выполнению расчетно-графической работы

3.2.1 Базовые алгоритмические структуры

К управляющим операторам для реализации базовых конструкций относятся: следование, ветвление, - цикл-пока; к дополнительным – выбор, цикл с заданным числом повторений, цикл-до.

Любая из дополнительных конструкций легко реализуется через базовые. Перечисленные шесть конструкций были положены в основу структур­ного программирования - «программирования без goto».

3.2.2 Характерные приемы программирования

На практике реализация всех характерных приемов программирования (таблица 3.1) сводится к следующему:

- до открытия цикла задается начальное значение накапливаемого или предположительное значение искомого параметра;

- внутри цикла выполняется непосредственно накапливание или поиск.

Таблица 3.1 – Характерные приемы программирования

Прием программирования	Действия, выполняемые до цикла	Действия, выполняемые в цикле
Накапливание суммы	S = 0	S=S+элемент
Накапливание произведения	P = 1	P=P*элемент
Накапливание количества	K = 0	K=K+1
Поиск максимального значения	max=предполаг_знач	если (текущее_знач>max) тогда max= текущее_знач;
Поиск минимального значения	min=предполаг_знач	если (текущее_знач<min) тогда min= текущее_знач;

Примеры реализации алгоритмов и программы накапливания суммы, произведения, количества, а также поиска максимального и минимального значений приведены в [20].

3.2.3 Создание исполняемого файла

В зависимости от среды разработки исполняемый файл создается автоматически при выборе команды Build (Build all) меню Compile. Сохраняется файл на диске в указанном пользователем (или выбранном по умолчанию) месте. Если исполняемый файл на диске обнаружить не удается, то необходимо выполнить некоторые настройки среды разработки.

Например, при работе в среде Turbo Pascal необходимо выполнить следующие действия:

- в меню Options опция Linker в контейнере Link Buffer отметить Disk, тем самым, показывая, что исполняемый файл следует сохранить не в оперативной, а во внешней памяти;

- в меню Options опция Directories в поле EXE & TPU directories указать место на диске, куда следует сохранить исполняемый файл;

- в меню Options опция Environment - Preferences в контейнере Auto save проверить отмечена ли Environment, т.е. убедиться в том, что настройки среды будут автоматически сохранены при их изменении и будут загружаться при открытии приложения.

- в меню Options сохранить выбранные настройки с помощью опции Save.

 

3.3 Контрольные вопросы

3.3.1 Что представляет собой линейная структура?

3.3.2 Что представляет собой разветвляющаяся структура?

3.3.3 Что представляет собой цикл?

3.3.4 Какие алгоритмические структуры относят к базовым?

3.3.5 Какие алгоритмические структуры относят к дополнительным?

3.3.6 Что представляют собой характерные приемы программирования?

3.3.7 Какие файлы называются исполняемыми? Как они создаются?

3.3.8 Как осуществляется форматный и бесформатный ввод-вывод?

3.3.9 Какие конструкции для реализации ветвления предусмотрены в языке программирования, выбранном для выполнения расчетно-графической работы?

3.3.10 Какие конструкции для реализации циклов предусмотрены в языке программирования, выбранном для выполнения расчетно-графической работы?