Программирование в среде Турбо Паскаль 7.0 (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра автоматизированных систем управления

Методические указания

к курсовому проектированию по дисциплине

«Информатика и программирование»

Уфа 2009

Составители: , ,

УДК 681.3

ББК 32.973.26-018.2.75

ПРОГРАММИРОВАНИЕ В ИНТЕГРИРОВАННОЙ СРЕДЕ ТУРБО ПАСКАЛЬ: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Информатика и программирование»/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост. А. М Сулейманова, , - Уфа, 200с.

Содержатся основные сведения, необходимые для выполнения курсовой работы по дисциплине «Информатика и программирование». Методические указания разработаны с использованием учебной и специальной научно-технической литературы по программированию на алгоритмических языках, а также с использованием методических материалов по курсовому проектированию. Практическое применение иллюстрируется различными примерами. Обсуждается методика выполнения курсовой работы. Приведены перечни заданий на выполнение курсовой работы. Дополнительно в приложениях приводятся необходимые сведения и материалы, необходимые для оформления и защиты работы.

Предназначены для студентов специальности 080801 «Прикладная информатика в экономике».

Табл. 12. Ил. 6. Библиогр.: 7 назв.

Рецензенты: канд. техн. наук ,

канд. техн. наук

© Уфимский государственный

авиационный технический

университет, 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 3

1. Цели и задачи. 3

2. Содержание курсовой работы.. 3

3. Задание на выполнение курсовой работы.. 3

4. Правила оформления пояснительной записки. 3

5. Методика выполнения курсовой работы.. 3

5.1. Постановка задачи. 3

5.2. Математическая модель решения задачи. 3

5.3. Схема алгоритма решения задачи. 3

5.4. Исходный текст программы.. 3

5.5. Руководство пользователя. 3

5.6. Результаты работы программы для различных вариантов. 3

5.7. Тестовые примеры для всех ветвей работы программы (как для корректной, так и для некорректной работы) 3

5.8. Выводы по курсовой работе. 3

6. График выполнения курсовой работы.. 3

7. Процедура защиты курсовой работы.. 3

8. Варианты заданий на выполнение курсовой работы.. 3

Список литературы.. 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. 3

Введение

Учебный план по специальности 080801 «Прикладная информатика (в экономике)» предполагает изучение на первом курсе дисциплины «Информатика и программирование» и выполнение курсовой работы по данной дисциплине.

Тематика курсовой работы связана с программированием определенной задачи в среде Turbo Pascal 7.0. Выбор Паскаля в качестве языка программирования не случаен. Благодаря своей четкости, логичности, структурированности, широким возможностям для решения различного рода задач, он является прекрасным языком для обучения программированию.

Курсовая работа направлена на закрепление знаний и получение навыков программирования основных конструкций и работе с графикой в среде Turbo Pascal 7.0. Работа структурирована таким образом, чтобы студенты не только научились программировать, но, и получили возможность ознакомиться с основными этапами разработки программы, начиная от постановки задачи и заканчивая документированием результатов.

В ходе курсового проектирования студенты получат возможность закрепить знания и навыки по некоторым смежным дисциплинам, таким как математический анализ, линейная алгебра, поскольку одним из разделов курсовой работы является математическое моделирование предметной области. Важной задачей также является формирование умения грамотно оформлять пояснительную записку, делать презентацию и защищать результаты работы перед аудиторией. В ходе оформления пояснительной записки закрепляются знания и приобретаются навыки оформлять результаты программирования в соответствии с ГОСТ ЕСПД и ЕСКД.

Знания и умения, полученные в ходе курсового проектирования по дисциплине «Информатика и программирование», могут быть использованы в ходе выполнения последующих курсовых работ и проектов, а также при изучении смежных дисциплин.

Надеемся, что предлагаемые методические указания помогут студентам в выполнении курсовой работы.

1. Цели и задачи

Целью курсового проектирования по дисциплине «Информатика и программирование» является формирование у студентов опыта комплексного решения конкретных вычислительных задач, реализованных в системе программирования Turbo Pascal.

К задачам курсового проектирования относятся:

§  закрепление, углубление, расширение и систематизация знаний, полученных при изучении дисциплин «Информатика и программирование», «Математический анализ» и «Линейная алгебра», а также приобретение практических навыков решения комплексных задач;

§  приобретение опыта аналитической и расчетной работы, развитие умений работы со специальной литературой и иными информационными источниками;

§  формирование умений формулировать логически обоснованные выводы, предложения и рекомендации по результатам выполненной работы;

§  формирование умения грамотно подготовить презентацию защищаемой работы;

§  формирование умения выступать перед аудиторией с докладом при защите курсовой работы, компетентно отвечать на вопросы, вести профессиональную дискуссию, убеждать оппонентов в правильности принятых решений;

§  развитие у студента системного мышления, а также профессиональной устной и письменной речи [1].

В результате выполнения курсовой работы студент должен научиться:

·  создавать программу в среде TURBO PASCAL 7.0 в соответствии с основными этапами ее разработки;

·  грамотно формировать математическую модель с использованием соответствующих математических методов;

·  строить схему алгоритма работы программы в соответствии с требованиями ГОСТ 19.701-90 ЕСПД;

·  грамотно тестировать программу;

·  анализировать результаты работы программы и делать выводы.

2. Содержание курсовой работы

Курсовая работа предполагает постановку и решение совокупности аналитических, расчетных, синтетических, исследовательских, оценочных задач, объединенных общностью рассматриваемого объекта [1].

В ходе курсового проектирования студент должен:

1.  Выполнить постановку задачи в соответствии с вариантом задания;

2.  Используя методы математического анализа, создать математическую модель решения поставленной задачи;

3.  Сделать схему алгоритма решения задачи с учетом требований ГОСТ;

4.  Написать программу на языке Pascal, реализующую представленную математическую модель в соответствии со схемой алгоритма;

5.  Протестировать все ветви работы программы и проанализировать полученные результаты;

6.  Написать руководство пользователя;

7.  Сделать выводы по работе в целом.

3. Задание на выполнение курсовой работы

На младших курсах допускаются различные числовые варианты заданий одного и того же содержания [1].

Тематика заданий на курсовую работу по дисциплине «Информатика и программирование»:

·  Построение графиков функций (первая задана с помощью ряда Тейлора, корень второго уравнения необходимо найти при помощи метода Ньютона);

·  Графическое интегрирование методом Симпсона;

·  Графическое интегрирование методом Гаусса;

·  Графическое интегрирование методом прямоугольников;

·  Графическое интегрирование методом трапеций;

·  Решение систем линейных уравнений методом Гаусса;

·  Решение систем линейных уравнений методом Крамера;

·  Решение систем линейных уравнений методом Зейделя;

·  Решение систем уравнений методом Ньютона;

·  Решение уравнений методом половинного деления, секущих, Ньютона, хорд;

·  Сортировка методом простых вставок;

·  Сортировка методом бинарных вставок;

·  Сортировка методом слияния;

·  Сортировка методом выбора;

·  Сортировка методом пузырька;

·  Моделирование кипящей жидкости;

·  Моделирование броуновского движения;

·  Моделирование кругов на воде;

·  Изображение электронных часов;

·  Моделирование движения футбольного мяча после удара;

·  Модель атома.

помощью ряда Тейлора, задана при по дисциплине "ат факультета. ель обязан письменно (в форме докладной записки двух плановых к4. Правила оформления пояснительной записки

Курсовая работа оформляется в соответствии с требованиями государственных и межгосударственных стандартов, действующих на территории Российской Федерации, а также соответствующих стандартов УГАТУ.

Текст пояснительной записки набирается на компьютере [1].

Пояснительная записка оформляется аккуратно, текст не должен содержать орфографических и пунктуационных ошибок. Все страницы нумеруются, графические изображения и таблицы также должны быть пронумерованы, снабжены подписями и иметь ссылки в тексте.

Титульный лист оформляется в соответствии с требованиями СТП УГАТУ. Пример оформления представлен в приложении 1.

Требования к оформлению текста: шрифт – Times New Roman, 14 pt., интервал полуторный, выравнивание по ширине, красная строка 1,25 см, поля страницы: верхнее, нижнее – 2 см, левое – 3 см, правое – 1,5 см. Названия разделов и заголовков – жирным шрифтом, с интервалом 6 пт.

Формулы – выделяются курсивом, выравнивание по центру, справа в круглых скобках проставляется нумерация. При необходимости можно использовать встроенный в MS Office Word редактор формул MS Equation.

Рисунки и схемы должны быть четкими, выравнивание по центру. Подрисуночная подпись также выравнивается по центру. Формат подрисуночной подписи:

Рисунок 1 – График функции y = f(x)

Таблицы форматируются аналогичным образом. Для получения более подробной информации см. СТП УГАТУ.

Список литературы должен быть оформлен в соответствии с требованиями ГОСТ 7.1 – 2003 Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления. В случае, если в качестве библиографических источников используются электронные издания или ресурсы Интернета, их необходимо оформить в соответствии с требованиями ГОСТ 7.82 – 2001. Библиографическая запись. Библиографическое описание электронных ресурсов. Общие требования и правила составления, примеры оформления электронных источников приведены в приложении к стандарту. Ссылки на рисунки, таблицы и используемые источники обязательно должны располагаться в тексте пояснительной записки.

Пояснительная записка должна включать разделы в следующем порядке:

1.  Титульный лист.

2.  Содержание.

3.  Задание на курсовую работу (см. приложение 2)

4.  Постановка задачи.

5.  Математическая модель решения задачи.

6.  Схема алгоритма решения задачи.

7.  Исходный текст программы.

8.  Руководство пользователя.

9.  Результаты работы для различных вариантов.

10.  Тестовые примеры.

11.  Выводы по курсовой работе

12.  Список использованной литературы

5. Методика выполнения курсовой работы

В процессе создания любой программы можно выделить ряд этапов. Они могут различаться по длительности и трудоемкости, но все программы проходят при своем создании следующие этапы: постановка задачи, анализ и моделирование, разработка алгоритма, кодирование, тестирование и отладка, документирование и анализ результатов. Последовательное прохождение каждого из этих этапов поможет создать программу хорошего качества, сократить число ошибок и быть уверенным в правильности полученного результата.

5.1. Постановка задачи

Задача формулируется на естественном языке. Постановка задачи включает определение сути задачи, ее ис­ходных данных, совокупности критериев оценки качества процесса обработки данных и состава результатов.

Таким образом, данный раздел должен включать в себя следующую информацию: описание задачи, входные данные, выходную информацию, способы проверки результата. Кроме того, в данный раздел может быть включена информация о выборе языка программирования.

Основная цель данного этапа – разобраться в задаче, определить ее суть, все то, что необходимо для ее выполнения, а также результат, который должен быть получен.

5.2. Математическая модель решения задачи

После того, как задача поставлена, необходимо ее проанализировать, оценить возможные ограничения на значения входных и выходных данных. Анализ задачи обычно завершается ее формализованным описанием, которое часто предполагает ее математическую формулировку [5].

Математическая модель - это описание метода решения задачи, которое включает разработку или выбор численных методов или методов нечисловой обработки данных. На этом этапе может быть определена требуемая точность вычислений, частота счета, предельно допустимое время счета, требуемые ре­сурсы компьютера для решения задачи. Математическая модель может быть представлена в виде систем математических и логических уравнений и усло­вий выбора вариантов обработки.

В данном разделе необходимо представить математическую формулировку задачи, т. е. показать этапы ее решения с точки зрения математики, суть математического метода (все формулы, которые будут в дальнейшем использоваться при написании программного кода).

В вычислительных задачах необходимо выполнить расчеты в соответствии с вариантом задания, основываясь на описанной методике. Это делается для того, чтобы в дальнейшем на этапе тестирования сравнить результат, выдаваемый программой с данными, полученными в ходе расчетов. Зачастую в силу логических или технических ошибок результат работы программы может отличаться от расчетного, поэтому необходимо удостовериться, что программа «посчитала правильно». В дальнейшем это поможет избежать неправильных выводов. Расчеты могут проводиться как вручную, так и с использованием специализированных пакетов: MS Excel, MathCad, Matlab и др.

5.3. Схема алгоритма решения задачи

Разработка алгоритма решения задачи (алгоритмизация) - один из самых сложных и ответственных этапов. Он включает формализацию процесса обра­ботки данных и представление его в форме, позволяющей упростить дальней­шее кодирование алгоритма, т. е. его запись на одном из алгоритмических языков. Алгоритмизация включает выделение предполагаемых этапов процесса обработки данных и запись их в определенной форме и последовательности, например в виде схем алгоритмов.

Алгоритм - это точное предписание по выполнению некоторого процесса обработки данных, который через разумное конечное число шагов приводит к решению задачи данного типа для любых допустимых вариантов исходных данных.

Для записи алгоритмов может использоваться естественный язык или формальный язык с ограниченным словарем (часто на основе английского языка), промежуточный между естественным языком и языком программирования.

Для разработки структуры программы удобнее пользоваться записью алгоритма в виде схемы. Для изображения основных алгоритмических структур и блоков в схемах используют специальные графические символы [5].

Схема работы программы должна строиться в соответствии с требованиями ГОСТ 19.701 – 90 (ИСО 5807 – 85) Схемы алгоритмов, программ, данных и систем.

Согласно данному стандарту, схема программы состоит из: символов процесса, указывающих фактические операции обработки данных, линейных символов, указывающих поток управления, специальных символов, используемых для написания и чтения схемы [4].

Основные элементы схемы представлены в таблице ниже (табл.1).

Таблица 1 – Некоторые обозначения, используемые в схемах алгоритмов

Символ	Название	Описание
	Данные	Отображает данные, носитель которых не определен. Используется для ввода-вывода данных
	Процесс	Функция обработки данных любого вида (выполнение определенной операции или группы операций, приводящее к изменению значения, формы или размещения информации или к определению, по которому из нескольких потоков следует двигаться)
	Предопределенный процесс	Символ отображает предопределенный процесс, состоящий из одной или нескольких операций или шагов программы, которые определены в другом месте (в подпрограмме, модуле)
	Подготовка	Отображает модификацию команды или группы команд с целью воздействия на некоторую последующую функцию
	Решение	Символ отображает решение или функцию переключательного типа, имеющую один вход и ряд альтернативных выходов, один и только один из которых может быть активирован после вычисления условий, определенных внутри этого символа

Продолжение таблицы 1

Символ	Название	Описание
	Линия	Отображает поток данных или управления. При необходимости для повышения удобочитаемости могут быть добавлены стрелки-указатели
	Соединитель	Выход в часть схемы и вход из другой части схемы и используется для обрыва линии и продолжения ее в другом месте
	Терминатор	Символ отображает выход во внешнюю среду и вход из внешней среды (начало или конец схемы программы, внешнее использование и источник или пункт назначения данных)
	Комментарий	Символ используют для добавления описательных комментариев или пояснительных записей в целях объяснения или примечаний. Пунктирные линии в символе комментария связаны с соответствующим символом или могут обводить группу символов. Текст комментариев или примечаний должен быть помещен около ограничивающей фигуры
	Пропуск	Символ (три точки) используют в схемах для отображения пропуска символа или группы символов, в которых не определены ни тип, ни число символов. Символ пропуска используют только в символах линий или между ними. Он применяется главным образом в схемах, изображающих общие решения с неизвестным числом повторений.

Некоторые правила применения символов (выдержки из ГОСТ 19.701-90)

1. Символ предназначен для графической идентификации функции, которую он отображает, независимо от текста внутри этого символа.

2. Символы в схеме должны быть расположены равномерно. Следует придерживаться разумной длины соединений и минимального числа длинных линий.

3. Минимальное количество текста, необходимое для понимания функции данного символа, следует помещать внутри данного символа. Текст должен записываться слева направо сверху вниз. Если объем текста, помещаемого внутри символа, превышает его размеры, следует использовать символ комментария [4].

Некоторые правила выполнения соединений

1. Потоки данных или потоки управления в схемах показываются линиями. Направление потока слева направо и сверху вниз считается стандартным. В случаях, когда необходимо внести большую ясность в схему, на линиях используются стрелки. Если поток имеет направление, отличное от стандартного, стрелки должны указывать это направление.

2. В схемах следует избегать пересечения линий. Пересекающиеся линии не имеют логической связи между собой, поэтому изменения направления в точках пересечения линий не допускаются.

3. Две или более входящие линии могут объединяться в одну исходящую. В этом случае место объединения должно быть смещено [4].

В данных методических указаниях приведены только некоторые символы, правила и рекомендации по построению блок-схем. Предполагается, что студенты будут работать с ГОСТ 19.701-90 самостоятельно.

В качестве инструментария для построения схем алгоритмов могут быть выбраны: MS Word, MS Visio, а также специализированные редакторы блок-схем (они доступны для свободного скачивания из сети Интернет).

Пример выполнения схемы алгоритма приведен на рис.1.

 

нет

Определение размера экрана MX и MY

да

 

 

нет

 

Выход в текстовый режим

да

 

 

S:=0; X:=1; C;=1;

 

 

Рисунок 1 – Схема алгоритма программы

5.4. Исходный текст программы

После построения схемы алгоритма программы начинается следующая стадия – кодирование.

Программа должна однозначно отображать алгоритм решения задачи.

Разработка программы включает:

1)  подготовку тестовых исходных данных;

2)  написание текста программы на алгоритмическом языке;

3)  перенос программ и данных на машинные носители компьютера;

4)  отладку и тестирование программы.

Исходные данные представлены в задании.

Написание текста программы осуществляется в среде Turbo Pascal 7.0. Выполнять программную реализацию рекомендуется поэтапно, т. е. сначала реализовать вычислительную часть, потом меню и графическую часть. На каждом этапе необходимо выполнять отладку, это значительно облегчит процесс поиска ошибок.

Отладка - это поиск и исправление ошибок программы и алгоритма. Ошиб­ки в программе могут быть синтаксические (формальные) и семантические (смысловые, ошибки алгоритма, логические ошибки). Синтаксические ошибки обнаруживают специальные опции системы программирования. Обнаружить и испра­вить их достаточно просто. Семантические ошибки вызваны неправильным пониманием или неверной формализацией задачи. Для выявления этих ошибок используют, например, поэтапное выполнение программы и контроль получен­ных, заранее известных, результатов, которые определяют, например, из расче­тов более простым методом. Еще одним из методов является трассировка, которая позволяет проследить ход выполнения программы пооператорно.

Из опыта разработки программных систем определено, что число ошибок программирования (в тексте программы) составляет около 7% от всего числа ошибок во время разработки. "Тяжесть" их исправления оценивается в 1%. Относительное число ошибок, внесенных за счет неточностей постановки за­дачи и неправильного построения алгоритма, составляет около 83%, а "тя­жесть" их устранения - 95%.

В случае если на этапе кодирования были обнаружены ошибки в постановке задачи или алгоритме, необходимо внести исправления в соответствующие разделы.

Когда программа отлажена и протестирована, ее код необходимо вставить в пояснительную записку. Текст программы обязательно должен содержать подробные комментарии. Комментарии могут быть написаны как для каждого оператора, так и для блока операторов.

Фрагмент листинга программы с комментариями приведен на рис.2.

SetColor(12); {Выбор розового цвета} Line(5,MY09,MX-10,MY09); {Рисование оси X} Line(MX01,MY005,MX01,MY-9); {Рисование оси Y} Line(5,MY09,15,MY09+3); { / Рисование стрелок на оси X} Line(5,MY09,15,MY09-3); { \ Рисование стрелок на оси X} Line(MX-20,MY09-3,MX-10,MY09); { Рисование стрелок на оси X \} Line(MX-20,MY09+3,MX-10,MY09); { Рисование стрелок на оси X /}

Рисунок 2 – Фрагмент листинга программы

Обязательным после листинга программы должен быть список используемых идентификаторов с пояснением каждого из них, как показано на рис.3.

Используемые идентификаторы: A1,B1 – конец и начало интервала интегрирования; MX, MY – размер экрана в пикселях; MX01, MX05,MX09,MX01,MY005,MY05,MY01,MY09 – наиболее часто встречающиеся значения экрана в пикселях; MSX, MSY – масштабы по осям; ST, ST1– строки для вывода на экран; X, Y,Y1 – переменные для формирования надписей значений по осям; A, B,C, D,I – вспомогательные переменные; S – значение интеграла; F(x) – функция вычисления заданной функции.

Рисунок 3 – Список используемых идентификаторов