Задача за програмиране 10 Програмно осигуряване на съвремените компютри (обобщение) 13 Системи за програмиране 15

В ръководството са публикувани лабораторните практикуми, които се провеждат по дисциплината програмиране І част в Шуменския университет “Константин Преславски” и са изготвени от екипа, ръководещ тази дисциплина: Бисерка Йовчева, Емануил Стоянов и Божидар Стоянов. Лабораторните практикуми са публикувани без допълнителна редакция със съгласието на колегите, за което авторите на помагалото сърдечно благодарят.

1. 
   Алгоритми 3
   
2. 
   Етапи при решаване на задача за програмиране 10
   
3. 
   Програмно осигуряване на съвремените компютри (обобщение) 13
   
4. 
   Системи за програмиране 15
   
5. 
   Системата за програмиране Borland C++ 17
   
6. 
   Елементи на езиците за програмиране 21
   
7. 
   Структура на програма на С++ 24
   
8. 
   Числови типове данни и операции в С++ 30
   
9. 
   Въвеждане и извеждане на данни в С програма 37
   
10. 
    Лабораторен практикум №1. Линейни алгоритми 48
    
11. 
    Проверка на условие. Логически операции. Условна операция. Условен оператор if. 49
    
12. 
    Лабораторен практикум №2. Разклонени алгоритми 60
    
13. 
    Оператор за избор на вариант 62
    
14. 
    Лабораторен практикум №3. Оператор за избор на вариант 69
    
15. 
    Оператори за цикъл. Оператор за цикъл do-while 71
    
16. 
    Оператор за цикъл while 77
    
17. 
    Оператор за цикъл for 81
    
18. 
    Циклични алгоритми 85
    
19. 
    Лабораторен практикум №4. Циклични алгоритми 105
    
20. 
    Лабораторен практикум №5. Теория на числата 107
    
21. 
    Функции 108
    
22. 
    Лабораторен практикум №6. Функции 115
    
23. 
    Масиви 116
    
24. 
    Лабораторен практикум №7. Масиви 128
    
25. 
    Използвана литература 129
    

1. 
   Що е алгоритъм?
   

За да може даден изпълнител да извърши дадена дейност, той трябва да познава точната последователност от елементарни действия, които трябва да изпълни. За целта той трябва да получи точно предписание с инструкции, за това какви действия трябва да извърши и в каква последователност. Такива предписания е прието да се наричат алгоритми.

Понятието алгоритъм произлиза от името на средноазиатския математик Мохамед ибн Муса ал Хорезми (от град Хорезми, днес Хива в Узбекистан), живял в периода между 780 и 850 година. В своите математически съчинения той е описал алгоритмите за четирите основни аритметични операции. Приема се, че това са едни от първите описания на алгоритми.

Да разгледаме няколко примера:

1. 
   Определя се дължината а и ширината b на правоъгълника.
   
2. 
   Пресмята се периметъра Р на правоъгълника по формулата: Р = 2(a+b)
   
3. 
   Съобщава се Р.
   

1. 
   Определят се коефициентите а и b на уравнението;
   
2. 
   Пресмята се х по формулата: х = а:b
   
3. 
   Съобщава се x.
   

1. 
   Определят се числата a, b и c.
   
2. 
   На m се присвоява а.
   
3. 
   Ако b>m, на m се присвоява стойността на b.
   
4. 
   Ако c>m, на m се присвоява стойността на с.
   
5. 
   Съобщава се m.
   

В различните учебници могат да се намерят разнообразни определения на понятието алгоритъм. През годините то е претърпяло известно развитие. За него няма формална дефиниция, но на кратко след разгледаните примери можем да се спрем на следното определение:

За да може едно предписание от действия да е алгоритъм, то трябва да притежава някои основни характеристики.

2. 
   Основни характеристики на алгоритмите
   

Ясно е, че първият от примерните алгоритми винаги е резултатен, защото входните данни са дробни числа и с тях трябва да се извършват операциите + и -, които са допустими за всички числа и винаги прилагането им води до получаване на резултат. Не е така, обаче с втория пример: Ако се опитаме да намерим х, при а=0 и b=5, изпълнявайки алгоритъма ще се натъкнем на операцията деление на 0, която не е допустима за никои две числа. Все пак добре знаем какво би трябвало стандартно да отговори нашият алгоритъм: в този случай: "няма решение", докато в случая когато а=0 и b=0, резултатът от изпълнението на алгоритъма трябва да бъде съобщението "всяко х е решение". Ето защо се налага да коригираме описанието на този алгоритъм, съобразно с последното изискване.

1. 
   Определят се коефициентите а и b на уравнението;
   
2. 
   Проверява се стойността на а;
   
3. 
   Ако a=0, се проверява стойността на b;
   

1. 
   Ако b=0, се съобщава: "всяко х е решение"
   
2. 
   Ако b0, се съобщава: "няма решение"
   

1. 
   Ако а0, се пресмята х по формулата: х = а:b и се съобщава х.
   
1. 
   Средства за описание на алгоритмите
   

Веднага се забелязват три основни недостатъка на словесното описание:

• 
  много е обемно и трудоемко;
  
• 
  разбираемо е само за хора, знаещи съответния език;
  
• 
  в говоримите езици много често се допускат двусмислици, което противоречи на изискването за детерминираност.
  

Ето основните блокове, които се използват при описанието на блок-схеми:

• 
  блок за начало – представлява овал, в който не влиза нито една стрелка, а излиза само една. Използва се за посочване на началото на алгоритъма (фиг. 1);
  
• 
  б
  лок за край - представлява овал, от който не излиза нито една стрелка, а влиза само една. Използва се за посочване на края на алгоритъма (фиг. 2);
  
• 
  блок за вход – оформя се като трапец, чиято голяма страна е отгоре. В този блок влиза само една стрелка и излиза само една. Означава, че в алгоритъма се въвеждат някакви стойности на величини, посочени в блока (фиг. 3).
  
• 
  б
  
  лок за изход - оформя се като трапец, чиято голяма страна е отдолу. В този блок влиза само една стрелка и излиза само една. Означава, че от алгоритъма се извеждат някакви стойности на величини, посочени в блока (фиг. 4). Трябва да се отбележи, че ако алгоритъмът предполага изход от няколко различни позиции, то техните стрелки ще бъдат насочени към единствената стрелка, влизаща в блока за изход.
  
• 
  аритметичен блок – представлява правоъгълник, в който влиза само една стрелка и излиза само една. В блока се записват един или няколко израза, които трябва да се пресметнат и да се присвоят на някаква величина. Наричат се изрази за присвояване (фиг. 5).
  
• 
  у
  
  словен блок – има форма на ромб и в него е записано някакво условие, което трябва да се провери. В блока влиза само една стрелка, а излизат точно две – едната се означава с “да”, а другата – с “не”. В блока се проверява условието и ако е истина изпълнението на алгоритъма продължава по посока на стрелката, означена с “да”, в противен случай – по посока на “не” (Фиг. 6).
  
• 
  б
  лок-подалгоритъм – обединява съвкупност от елементарни действия, оформени като самостоятелен алгоритъм. Блокът е шестоъгълен и има един вход и един изход. В описанието на алгоритъма се приема, че преминавайки през този блок изпълнителят извършва всички елементарни действия, предвидени в подалгоритъма (Фиг. 7).
  
• 
  б
  лок за пренос – използва се когато алгоритъма трябва да се пренесе на друга страница или на друго място на същата страница. Той е кръгъл и в него се записва число. Има два вида блока за пренос – изходен и входен. В първия само влиза стрелка, а във втория само излиза. На всеки един изходен блок за пренос трябва да съответства входен със същото число записано в него. Това означава, че алгоритъма, след като премине през изходния блок за пренос продължава от там, където сочи входния блок (фиг. 8).
  

P
ascal

Ще опишем етапите при решаване на задача по програмиране, използвайки като илюстрация следния пример:

1. 
   Създаване на математически модел на задачата
   

Формулата, в която се дава пряка връзка между страна на триъгълник и височината към нея е тази за лице на триъгълник:

Ако успеем да пресметнем лицето на триъгълника, лесно можем да изразим височината по тази формула.

Известно е, че когато са дадени трите страни на триъгълник, лицето му може да бъде изчислено по Хероновата формула:

, където

След като пресметнем лицето, вече можем да изразим височините от описаните по-горе формули:

По този начин уточнихме математическите похвати, използвани при решаване на задачата и построихме нейния математически модел.

2. 
   Създаване на информационен модел на задачата
   

Ето как ще изглежда информационния модел на разглежданата от нас задача:

Променливите a, b, c. Те са реални¹ променливи. Програмата трябва да получи стойностите им от потребителя като вход.

Променливите ha, hb, hc. Те също са реални променливи. Тях програмата извежда след необходимите пресмятания.

За да се пресметнат височините, ще се наложи да се получат междинни резултати, като полупериметъра и лицето на триъгълника. Ето защо ще използваме дробни променливи и за двете величини: S, p.

3. 
   Описание на алгоритъма
   

Въвеждат се дължините на страните на триъгълника a, b, c.

Пресмята се полупериметъра на триъгълника

Пресмята се лицето на триъгълника по Хероновата формула.

Пресмятат се височините на триъгълника.

Извеждат се трите височини ha, hb, hc.

4. 
   Кодиране на алгоритъма
   

#include

#include

void main()

{

float a, b,c,S,p,ha,hb,hc;

cin>>a>>b>>c;

p=(a+b+c)/2;

S=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));

ha=2*S/a;

hb=2*S/b;

hc=2*S/c;

cout<<”ha=”<