Язык Си. Алгоритм Свойства алгоритма дискретность состоит из отдельных шагов (команд) понятность

• Название: Алгоритм Свойства алгоритма дискретность состоит из отдельных шагов (команд) понятность
• Дата: 05.02.2023
• Размер: 4.66 Mb.
• Имя файла: Язык Си.ppt
• Тип: Программа; #921318
• страница: 11 из 11

Задания

«5»: Два квадрата двигаются в противоположных направлениях и отталкиваются от стенок синего квадрата:





Управление клавишами


Задача: жёлтый квадрат внутри синего квадрата управляется клавишами-стрелками. Коды клавиш:
влево – 75 вверх – 72 Esc – 27
вправо – 77 вниз – 80
Проблема: как изменять направление движения?
Решение:


if нажата клавиша {
получить код клавиши - code
if (code == 27) break;
if (code == 75) x --;
if (code == 77) x ++;
if (code == 72) y --;
if (code == 80) y ++;
}


( kbhit() )


code = getch();


switch ( code ) {
case 75: x --; break;
case 77: x ++; break;
case 72: y --; break;
case 80: y ++;
}
}


если было нажатие на клавишу, …


получить код клавиши


выход по Esc


перемещение





Программа


void Draw (int x, int y, int color)
{
...
}


if ( kbhit() ) {
...
}


Что плохо?


?


процедура


основной цикл


обработка нажатия на клавишу


main()
{
int x, y, code;
...
while ( 1 ) {
Draw(x, y, COLOR(255,255,0));
delay(20);
Draw(x, y, COLOR(0,0,255));
}
}


Как убрать мигание?


?





Задания


«3»: Квадрат в самом начале стоит в правом нижнем углу, и двигается при нажатии стрелок только вверх или влево:
«4»: Квадрат двигается при нажатии стрелок, однако не может выйти за границы синего квадрата:

Задания

«5»: Квадрат непрерывно двигается, при нажатии стрелок меняет направление и отталкивается от стенок синего квадрата:





Вращение (для 8-11 класса)


Задача: изобразить модель вращения Земли вокруг Солнца.
Проблема: движение по окружности, как изменять координаты?
Решение: использовать в качестве независимой переменной (менять в цикле) угол поворота α


(x0, y0)


α


L


(x, y)


x = x0 + L·cos(α)
y = y0 – L·sin(α)





Процедура


void Draw( int x, int y, int color )
{
const int r = 10;
setcolor ( color );
circle ( x, y, r );
}


цвет: желтый – рисуем, черный – стираем


установили цвет линий


радиус Земли


(x,y)


r


постоянная





Константы и переменные


#include // математические функции
main()
{
const int rSun = 60, // радиус Солнца
L = 150, // радиус орбиты Земли
x0 = 200, // координаты центра Солнца
y0 = 200;
int x, y, // координаты Земли
code; // код нажатой клавиши
float a, ha; // угол поворота, шаг
initwindow( 500, 500 );
...
}


void Draw ( int x, int y, int color )
{
...
}





Основной цикл


circle ( x0, y0, rSun );
setfillstyle(1, COLOR(255,255,0));
floodfill(x0, y0, COLOR(255,255,255));
a = 0; // начальный угол
ha = M_PI/180; // шаг 1o за 20 мс
while(1) {
x = x0 + L*cos(a);
y = y0 - L*sin(a);
Draw ( x, y, COLOR(0,255,255) );
delay ( 20 );
Draw(x, y, 0);
a = a + ha;
}
closegraph();


рисуем Солнце: белый контур, желтая заливка


if ( kbhit() )
if ( 27 == getch() ) break;


#include // sin, cos, M_PI


!


новые координаты


поворот на ha


ждем 20 мс


выход по Esc





«4»: Изобразить модель Солнца с двумя планетами, которые вращаются в противоположные стороны:
«5»: Изобразить модель системы Солнце-Земля-Луна:


Задания


Тема 13. Функции





Функции


Функция – это вспомогательный алгоритм (подпрограмма), результатом работы которого является некоторое значение.
Примеры:

вычисление модуля числа, расчет значений по сложным формулам ответ на вопрос (простое число или нет?)

Зачем?

для выполнения одинаковых расчетов в различных местах программы для создания общедоступных библиотек функций

В чем отличие от процедур?


?





Функции


Задача: составить функцию, которая вычисляет наибольшее из двух значений, и привести пример ее использования
Функция:


формальные параметры


int Max ( int a, int b )
{
if ( a > b ) return a ;
else return b ;
}


return - вернуть результат функции


тип результата





Функции


Особенности:

в начале заголовка ставится тип результата
формальные параметры описываются так же, как и для процедур можно использовать параметры-переменные функции обычно располагаются до основной программы

Max ( int a, int b )


int


float qq ( )


int a, float x, char c


int Vasya (int a, int b )


&


&





Функции


Особенности:

можно объявлять и использовать локальные переменные

float qq ( int a, int b)
{
...
}


float x, y;


локальные переменные


Локальные переменные недоступны в основной программе и других процедурах и функциях.


!





Программа


main()
{
int a, b, с;
printf ( "Введите два числа\n" );
scanf ( "%d%d", &a, &b );
c = Max ( a, b );
printf ( "Наибольшее число %d", c );
}


int Max ( int a, int b )
{
...
}


фактические параметры


вызов функции


формальные параметры





Задания


«4»: Составить функцию, которая определяет сумму всех чисел от 1 до N и привести пример ее использования.
Пример:
Введите число:
100
сумма чисел от 1 до 100 = 5050
«5»: Составить функцию, которая определяет, сколько зерен попросил положить на N-ую клетку изобретатель шахмат (на 1-ую – 1 зерно, на 2-ую – 2 зерна, на 3-ю – 4 зерна, …)
Пример:
Введите номер клетки:
28
На 28-ой клетке 134217728 зерен.





Задания (вариант 2 для 9-11 класса)


«4»: Составить функцию, которая определяет наибольший общий делитель двух натуральных и привести пример ее использования.
Пример:
Введите два числа:
14 21
НОД(14,21)=7
«5»: Составить функцию, которая вычисляет функцию синус как сумму ряда (с точностью 0.001)
Пример:
Введите угол в градусах:
45
sin(45) = 0.707


x в радианах!





Логические функции


Задача: составить функцию, которая определяет, верно ли, что заданное число – простое.
Особенности:

ответ – логическое значение: «да» (1) или «нет» (0)
результат функции можно использовать как логическую величину в условиях (if, while)

Алгоритм: считаем число делителей в интервале от 2 до N-1, если оно не равно нулю – число составное.

Как улучшить?


?


count = 0;
for (i = 2; i < N; i ++)
if ( N % i == 0) count ++;
if ( count == 0 )
// число N простое}
else // число N составное





Функция: простое число или нет


int Prime ( int N )
{
int count = 0, i;
for (i = 2; i*i <= N; i++)
if (N % i == 0) count ++;
return (count == 0);
}


if (count == 0) return 1;
else return 0;





Логические функции


#include
main()
{
int N;
printf ( "Введите целое число\n" );
scanf ( "%d", &N );
if ( Prime( N ) )
printf ("%d - простое число", N);
else printf ("%d - составное число", N);
}


int Prime ( int N )
{
...
}


функция


Prime( N )





Задания


«4»: Составить функцию, которая определяет, верно ли, что сумма его цифр – четное число.
Пример:
Введите число:
136
Сумма цифр четная.
«5»: Составить функцию, которая определяет, верно ли, что в заданном числе все цифры стоят по возрастанию.
Пример:
Введите число:
258
Верно.


Введите число:
528
Неверно.


Введите число:
245
Сумма цифр нечетная.


Тема 14. Случайные числа





Случайные числа


Случайные явления: везде…

бросание монеты («орел» или «решка»)
падение снега броуновское движение помехи при телефонной связи шум радиоэфира

Случайные числа – это такая последовательность чисел, для которой невозможно предсказать следующее даже зная все предыдущие.
Проблема: как получить на компьютере?
Возможные решения:

использовать внешний источник шумовых помех с помощью математических преобразований

Псевдослучайные числа


Псевдослучайные числа – это такая последовательность чисел, которая обладает свойствами случайных чисел, но каждое следующее число вычисляется по заданной формуле.
Примеры:

Случайные целые числа [0,m) (линейный конгруэнтный метод)
Случайные вещественные числа [0,1]

Литература:

Д. Кнут, Искусство программирования для ЭВМ, т.2.

дробная часть числа


a, c, m - целые числа


простое число


230-1


например, k = 5


остаток от деления





Распределение случайных чисел


Модель: снежинки падают на отрезок [a,b]


a


b


a


b


распределение


равномерное


неравномерное


Сколько может быть разных распределений?


?





Распределение случайных чисел


Особенности:

распределение – это характеристика всей последовательности, а не одного числа
равномерное распределение одно, компьютерные датчики (псевдо)случайных чисел дают равномерное распределение неравномерных – много любое неравномерное можно получить с помощью равномерного

a


b


a


b


равномерное распределение


равномерное распределение





Генератор случайных чисел в Си


RAND_MAX – максимальное случайное целое число (обычно RAND_MAX = 32767)
rand() – случайное целое число в интервале [0,RAND_MAX]
srand(N) – установить начальное значение последовательности случайных чисел N:


#include // случайные числа


int x, y;
x = rand(); // первое число [0,RAND_MAX]
y = rand(); // уже другое число


srand ( 345 ); // начнем с 345





Целые числа в заданном интервале


Целые числа в интервале [0,N-1]:
Примеры:
Целые числа в интервале [a,b]:


int random(int N) {
return rand()% N;
}


x = random ( 100 ); // интервал [0,99]
x = random ( z ); // интервал [0,z-1]


x = random ( z ) + a; // интервал [a,z-1+a]
x = random (b – a + 1) + a; // интервал [a,b]





Генератор случайных чисел в Си


Вещественные числа в интервале [0,1]
float x;
x = 1.*rand() / RAND_MAX; // интервал [0,1]
Вещественные числа в интервале [0,z]
x = 1.*z*rand() / RAND_MAX;
Вещественные числа в интервале [a,z+a]
x = 1.*z*rand() / RAND_MAX + a;
Вещественные числа в интервале [a,b]
x = 1.*(b-a)*rand() / RAND_MAX + a;


[0,RAND_MAX] = [0,32767]





Случайные числа


Задача: заполнить прямоугольник 400 на 300 пикселей равномерно точками случайного цвета
Как получить случайные координаты точки?

x = random ( 400 );
y = random ( 300 );

Как добиться равномерности?
обеспечивается автоматически при использовании функции random
Как получить случайный цвет?

R = random( 256 ); G = random ( 256 );
B = random( 256 );

COLOR(R,G,B)





Программа


#include
#include
#include
main()
{
int x, y, R, G, B;
initwindow ( 500, 500 );
// цикл до нажатия на Esc
closegraph();
}


int random(int N) {
return rand() % N;
}


функция для получения случайного числа от 0 до N-1





Основной цикл


while ( 1 ) {
x = random(400);
y = random(300);
R = random(256);
G = random(256);
B = random(256);
putpixel ( x, y, COLOR(R,G,B));
}


if ( kbhit() )
if ( 27 == getch() ) break;


случайные координаты


случайный цвет


выход по Esc


бесконечный цикл???





Задания


«3»: Заполнить квадрат точками случайного цвета. размер квадрата ввести с клавиатуры:
Пример:
Введите размер квадрата:
150
«4»: Заполнить область точками случайного цвета:

Залания

«5»: Заполнить область точками случайного цвета:


или

Конец фильма

ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич
д.т.н., учитель информатики высшей категории,
ГОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург
[e-mail]