Целью работы является написание программ на ЭВМ, согласно условию в выбранном варианте, первая программа для задания А, и вторая программа для задания Б. Для написания программ использовался Borland Turbo Pascal версии 7.1. Рассмотрим по очереди эти два задания.

ЗАДАНИЕ А. Необходимо подсчитать количество нулевых элементов для матриц А(N,M) и В(M,N), причём M и N не могут быть больше 20.

Матрицы А и В представляют в машинном исполнении двухмерные массивы, число элементов в которых не может быть больше 20х20=400 элементов по условию. Каждый индекс числа – M и N представляет собой «координату» числа в матрице, по его строке и столбцу, соответственно. Автор программы ввёл в неё выбор количества строк и столбцов для каждой матрицы (массива), дав пользователю возможность выбрать его в пределах от двух до двадцати (по условию). Программа занесения данных в сами массивы построена на цикле оператора FOR, причём если пользователю будет лень вносить данные самостоятельно – программа может сделать это за него посредством генерации случайных чисел и занесения их в массивы, что на современных компьютерах занимает считанные наносекунды. На программу самогенерации-самоввода элементов матриц автор программы ввёл некоторые ограничения во избежании не занесения в них нулевых элементов, что необходимо для проверки правильности работы программы. Если вручную вы можете ввести любое действительное число от -32768 до 32767, то программа самогенерации генерирует целые числа от нуля до двадцати. И, если вы, к примеру, задали в программе размер матриц 2X3, что составляет всего шесть элементов, то вполне вероятно (как показала практика тестирования программы), что в ней будет хотя бы один нулевой элемент, или, попросту – ноль. Подпрограмма подсчёта количества нулевых элементов тоже построена на цикле оператора FOR, и если бы она не была необходима по условию, без неё можно было бы обойтись, включив подсчёт таких элементов в цикл ввода данных / цикл генерации данных, тем самым повысив быстродействие программы. Эта подпрограмма (так же, как и подпрограмма в задании Б) оформлена в виде процедуры.

ЗАДАНИЕ Б. Найти средние значения и стандартные отклонения для элементов массивов X(N), Y(M), причём количество элементов не может быть более 100.

В этом примере реализована та же подпрограмма ввода / генерации данных, что и в задании А, с разницей в массивах – здесь мы имеем одномерные массивы. На программу генерации элементов массивов наложены те же самые ограничения, что и в задании А, с той разницей, что число генерируется в интервале от нуля до ста, а не до двадцати. В подпрограмму вычисления условий задачи внесён тот же цикл оператора FOR, несущий в этом задании вспомогательную функцию вычисления среднего числа массивов в частности. Подпрограмма оформлена в виде отдельной процедуры, как и в задании А, однако без этой процедуры обойтись, как в первом задании, нельзя, так как разбросав её на алгоритмы ввода и генерации данных мы усложняем, запутываем алгоритм программы, снижая тем самым её производительность (быстродействие).

Лабораторная работа №6

Программирование с использованием подпрограмм пользователя.

Цель работы – овладение навыками алгоритмизации задач с использованием подпрограмм пользователя различных видов, овладение навыками написания программ и обращения к ним, выбора параметров подпрограмм.

Задание для самостоятельной работы.

1. Изучить:

• правила записи подпрограмм различных видов и способов обращений к ним;

• способы передачи параметров в подпрограмму;

• правила записи программ, использующих подпрограммы.

2. Разработать алгоритм решения задачи.

3. Составить программу решения задачи.

4. Подготовить тестовый вариант программы и исходных данных.

Задание к работе

Задание А.

1. Выполнить на ЭВМ программу, использующую подпрограмму функцию, в соответствии с номером параметра, указанным в таблице.

2. Проверить правильность выполнения программы с помощью тестового варианта.

Задание Б.

1. Выполнить на ЭВМ программу, использующую подпрограмму-процедуру в соответствии с номером, указанным в таблице.

2. Проверить правильность выполнения программы с помощью тестового варианта .

Пример выполнения работы

Задание А.

Выполнить на ЭВМ решение задачи. Определить ближайшую к началу координат точку, находящуюся в верхней полуплоскости, и наиболее удалённую точку, лежащую в нижней полуплоскости. Координаты точек, находящихся в верхней полуплоскости , заданы массивами X1(N) и Y1(N), а лежащие в нижней полуплоскости ,- массивами X2(M) и Y2(M), где N<=40, M<=60.

Для каждой точки верхней полуплоскости следует определить расстояние от начала координат. Из этих расстояний необходимо найти наименьшее. Такие же действия выполнить для точек, находящихся в нижней полуплоскости, однако найти наибольшее расстояние от начала координат.

Вычисление расстояний от начала координат и нахождение наименьшего или наибольшего из них выполним в подпрограмме-функции.

Использование одной подпрограммы для нахождения наибольшего и наименьшего значений потребует введения дополнительного параметра, который необходим для проверки условия K*R>K*RM. Если K=1, то условие R>RM используется для нахождения наибольшего; если K= -1, то условие
R

В подпрограмму необходимо передать массивы координат точек, их размер, а также параметр K, который может принимать значения +1 или –1. Результат, полученный в подпрограмме–функции, присваивается её имени. Программа, реализующая алгоритм, имеют вид:

program coord;

usec crt;

const n=40;

type mas =array[1..n] of real;

var i,n : byte;

s : real;

x ,y : mas;

function vec(x,y:mas; n,kx:integer):real;

var j : integer;

r,rm : real;

begin

rm := -1e20;

for j := 1 to n do begin

r := sqrt(sgr(x[i])+sgr(y[i]));

if (kx*r>=kx*rm) then rm := r;

end;

vec := rm

end;

{ исполняемая часть главной программы }

begin

textattr:=27;clrscr;

gotoxy(30,2);writeln(‘');

write('Введите кол-во координат верхней полуплоскости. ');

readln(n);

writeln('Введите координаты');

for i :=1 to n do begin

read(x[i]); write(‘ ‘);readln(y[i]);

end;

writeln(‘Ближайшая точка удалена на расстояние =’, s:=vec(x,y,n,-1);

write('Введите кол-во координат нижней полуплоскости. ');

readln(n);

writeln('Введите координаты');

for i :=1 to n do begin

read(x[i]); write(‘ ‘);readln(y[i]);

end;

writeln(‘Наиболее удаленная точка находится на расстояни =’, s:=vec(x,y,n,1);

end.

Проверить правильность выполнения программы для массивов, заданных значениями:

Для верхней полуплоскости x={-4,0,3}; y={0,5,4};

Для нижней полуплоскости x={-4,0,2}; y={-2,-5,-1};

Для которых наименьшее расстояние от начала координат в верхней полуплоскости s = 4, а наибольшее - в нижней полуплоскости s = 5.

Задание Б.

Решить на ЭВМ задачу. Переписать положительные элементы массивов X(n),Y(m) в массив Z подряд. Запись положительных элементов в массив осуществить в подпрограмме. Принять ограничения: n<=100 и m<=100.

В подпрограмме должна осуществляться запись положительных элементов исходного массива в массив результатов.

Для этого в подпрограмму необходимо передать следующие параметры: имя и количество элементов исходного массива, имя и номер элемента с которого дописывать результирующий массив. Поскольку в массив результатов Z записывается подряд положительные элементы из нескольких массивов, в списке параметров должны фигурировать также: входной параметр L – номер ячейки, начиная с которой необходимо осуществлять запись в массив результатов.

При первом обращении к подпрограмме в неё необходимо передать имя массива Х, количество его элементов N; входной параметр L=1, запись осуществляется в массив Z, начиная с элемента с индексом 1. При завершении первого обращения L хранит номер последней занятой ячейки в массиве Z.

При втором обращении необходимо передать соответственно массив Y, количество его элементов M, и L=L+1 равной номеру ячейки преднозначенной для до записи в массив Z.

В схеме алгоритма при первом обращении к подпрограмме параметр L задан равным нулю, так как в подпрограмме перед записью элемента в массив z индекс L увеличивается на 1. По этой же причине при втором обращении параметру L опять увеличивается на 1, что даёт возможность обратиться к следующей ячейки массива Z при втором обращении.

Программа, реализующая алгоритм, имеют вид:

program sort (input,output);

uses crt; {подключение модуля упровляющего текстовым режимом монитора}

const n=200;

type mas:array[1..n] of real;

var i,n,m,l: byte;

x,y,z:mas;

procedure st (var a,c:mas;n:byte;var l:byte);

var j:byte;

begin

for j:=1 to n do

if a[i]>0 then begin

inc(l);

c[l] := a[j];

end;

end;

{ исполняемая часть главной программы }

begin

window(1, 1, 80, 25);textattr := 27; clrscr;

gotoxy(5, 2);write('Введите кол-во элементов массива X');

readln(n);

gotoxy(5, 3);write('Введите значения массива X');

for i := 1 to n do begin

gotoxy(i*4-2, 5); read(x[i]);

end;

gotoxy(5, 9);write('Введите кол-во элементов массива Y');

readln(m);

gotoxy(5, 10);write('Введите значения массива Y');

for i := 1 to m do begin

gotoxy(i*4-2, 12); read(y[i]);

end;

l := 0;

st(x,z,n,l);

st(y,z,m,l);

gotoxy(5, 15);write(‘Результативный массив Z’);

for i:=1 to l do begin

gotoxy(i*4-2, 17);write(z[i]);

end;

end.

Данная конкретная программа в тестировании не нуждается, так как выведенные на печать результаты позволяют однозначно судить о правильности выполнения программы.

Контрольные вопросы

1. Указать, при каких условиях целесообразно использование подпрограмм, какие выгоды они представляют пользователю.

2. Указать, в чём отличие различных видов подпрограмм пользователя.

3. Указать способы обращения к подпрограммам пользователя.

4. Указать способы передачи параматров в подпрограмму.

5. Указать, как организовывать подпрограмму без параметров.

6. Перечислить, как согласуются формальные и фактические параметры.

7. Указать конструкции, которые могут быть формальными и фактическими параметрами.

8. Пояснить, как и куда осуществляется выход из подпрограммы.