Лабораторная работа по теме Программирование алгоритмов разветвляющихся структур

• Название: Лабораторная работа по теме Программирование алгоритмов разветвляющихся структур
• Дата: 17.05.2022
• Размер: 0.64 Mb.
• Имя файла: Lab_praktrab_3.docx
• Тип: Лабораторная работа; #534680

Лабораторная работа по теме
«Программирование алгоритмов
разветвляющихся структур»

Цель данной работы состоит в получении навыков разработки проектов, использующих алгоритмы разветвляющихся структур, в изучении операций отношения и логических операций, тернарной операции, стандартных алгоритмов разветвляющихся структур, использовании операторов ветвления (условного оператора и переключателя).

1. Вопросы, подлежащие изучению

1. 
   Стандартные алгоритмические разветвляющие структуры.
   
2. 
   Стандартные алгоритмы разветвляющихся структур. синтаксис операторов.
   
3. 
   Тип данных bool.
   
4. 
   Условный оператор if и оператора выбора switch.
   
5. 
   Операции отношения, логические операции тернарная операция выбора.
   
6. 
   Программирование алгоритмов разветвляющихся структур.
   
7. 
   Оптимальные алгоритмы нахождения минимального и максимального значения и др. базовые алгоритмы.
   

2. Общее задание на разработку приложения

1. 
   Изучите вопросы программирования алгоритмов разветвляющихся структур.
   
2. 
   Выберите вариант задания из таблицы 12.3-1.
   
3. 
   Решите задачу вычисления значения заданной условной функции, используя разработанные функции пользователя в трех вариантах (проектах).
   

Для этого разработайте схемы алгоритмов и программные коды следующих функций:

• 
  две функции вычисления значения условной функции согласно вашему индивидуальному заданию:
  

• 
  первая функция для вычисления значения условной функции с использованием базовых алгоритмов и нахождением наибольшего и наименьшего значений без использования дополнительных функций – файл с этой функцией надо включить в первый проект;
  
• 
  вторая функция для решения задачи с использованием дополнительных пользовательских функций, вычисляющих минимальное и максимальное из двух задаваемых значений с помощью тернарной условной операции – файл с этой функцией надо включить во второй проект;
  

• 
  функции ввода исходных данных;
  
• 
  функции вывода результатов;
  
• 
  главной функции main()для каждого из трех проектов.
  

Создайте одно консольное приложение (решение), содержащее три проекта.

Каждый проект содержит: файл с функциями ввода и вывода, файл с функцией решения задачи и файл с главной функцией.

(Детали задания для каждого проекта приводятся в примере выполнения лабораторной работы)

Главная функция main() 1-го и 2-го проектов должна содержать только операторы вызова трех пользовательских функций: функции ввода исходных данных, функции решения задачи и функции вывода результатов.

В главной функции main()3-го проекта должен быть реализован выбор способа решения задачи с помощью оператора switch.

4. 
   Подготовьте тестыдля контрольного решения задачи.
   
5. 
   Выполните каждый проект и получитерезультаты.
   
6. 
   Докажите правильность полученных результатовна заранее разработанных тестах для всех ветвей программы.
   

3. Варианты индивидуальных заданий

Таблица 12.3-1

№	Задача
1)	e=
2)	z=
3)	z=
4)	z=
5)	g=
6)	f=
7)	d=
8)	z=
9)	z=
10)	d=
11)
12)	p=
13)	r=
14)	r=
15)	s=
16)	t=
17)	u=
18)	f=
19)
20)	v=
21)	h=
22)	z=
23)
24)	l=
25)	Z=
26)	z=
27)	z=
28)
29)
30)	y=

4. Содержание отчёта

1. Тема и название лабораторной работы.

2. 
   Общее задание и вариант индивидуального задания.
   
3. 
   Схемы алгоритмов каждого проекта.
   
4. 
   Программный код для каждого проекта. В тексте программного кода обязательно соблюдать структурированность и отделять пробельными строками директивы, прототипы и определения функций.
   
5. 
   Результаты выполнения проектов.
   
6. 
   Доказательство правильности работы программы для каждой ветки разветвления.
   

5. Пример выполнения задания

1. Тема и название лабораторной работы:

Программирование алгоритмов разветвляющихся структур.

Вычисление условных выражений.

2. 
   Задание на разработку проекта:
   

Создать приложение (решение), состоящее из трех проектов с именем

Lab5 в соответствии с общим заданием для вычисления функции с

условием r=f(x, y, z):



4) Результаты выполнения задания:

Создано три проекта в одном решении – создан каталог для решения, а проектам и решению установлены разные имена.

1. 
   ПЕРВЫЙ ПРОЕКТ
   

1. 
   Разработан первый проект, который содержит три файла исходного кода (с расширением .cpp). Т.е. для решения задачи в первом проекте разработаны:
   

• 
  алгоритм функции пользователя, который должен содержать вложенные разветвления с базовыми алгоритмами нахождения наибольшего и наименьшего значений без использования дополнительных пользовательских функций. Схема алгоритма этой функции пользователя представлена на рисунке 1.
  

Рисунок 1 – Схема алгоритма функции с вложенными разветвлениями и без дополнительных функций для первого проекта.

• 
  алгоритм главной функции (рисунок 2);
  
• 
  алгоритм функции пользователя для ввода исходных данных;
  
• 
  алгоритм функции пользователя для вывода результатов.
  

Алгоритмы функций ввода и вывода студенты разрабатывают самостоятельно по примерам предыдущей лабораторной работы.

Рисунок 2 - Схема алгоритма главной функции main()для первого проекта

• 
  программный код перечисленных четырех функций, в соответствии со схемами алгоритмов.
  

Тексты программных кодов разработанных функций расположены в разных файлах (функцию GetXYZ ввода исходных данных и функцию PutRN вывода результатов можно поместить в один файл – см. рисунок.3).





Рисунок 3 – Программный код первого проекта

2. 
   Каждый файл был откомпилирован, выполнен проект и получены результаты для каждой ветви функции:
   

Рисунок 4 – Результаты работы первого проекта.

2. 
   ВТОРОЙ ПРОЕКТ
   

4. 
   Создан второй проект в уже имеющемся решении. Этот проект содержит три файла исходного кода (с расширением .cpp), причем файл с функциями ввода и вывода абсолютно идентичен соответствующему файлу первого проекта, поэтому его можно просто добавить во второй проект как уже существующий элемент. Второй файл с кодом главной функции отличается от аналогичного файла первого проекта только тем, что в нем описывается и вызывается для решения задачи функция с другим, по сравнению с первым проектом, именем. В третьем файле будут размещаться коды функций, решающих задачу другим способом.
   

Для решения задачи во втором проекте разработаны алгоритмы трех функций:

• 
  алгоритм функции с двумя формальными параметрами, который вычисляет минимальное из них посредством тернарной условной операции и возвращает его через возвращаемое значение
  
• 
  алгоритм функции с двумя формальными параметрами, который вычисляет максимальное из них посредством тернарной условной операции и возвращает его через возвращаемое значение
  
• 
  алгоритм функции, которая для решения задачи использует вызовы этих дополнительных пользовательских функций.
  

Эти алгоритмыстуденты разрабатывают самостоятельно.
4.2.2) Программный код второго проекта представлен на рисунке 5.

Так как файл с функциями GetXYZ и PutRN идентичен файлу первого проекта, поэтому на рисунке 5 представлены тексты только двух файлов.








Рисунок 5 – Программный код второго проекта
4.2.3) Каждый файл был откомпилирован, выполнен проект и

получены следующие результаты:

3. 
   ТРЕТИЙ ПРОЕКТ.
   

1. 
   Создан третий проект в уже имеющемся решении. В этот проект добавлены три уже существующих файла – файл GetPut.cpp с функциями ввода и вывода, файл Calc1.cpp с функцией решения задачи из первого проекта, и файл Calc2.cpp с функциями для решения задачи из второго проекта.
   

В этот проект добавлен четвертый файл с программным кодом главной функции main(), который с помощью переключателя switch реализует выбор способа решения задачи.

Схема главной функции main() представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Схема алгоритма главной функции main()для третьего проекта

2. 
   Программный код функции main() представлен на рисунке 7.
   

Рисунок 7 – Программный код главной функции третьего проекта.

5) Результаты выполнения проектов

Результаты выполнения всех трех проектов при заданных значениях исходных данных должны быть одинаковы. На рисунке 8 приведены результаты работы третьего проекта для тестовых данных первой ветви.


Рисунок 8 - Результаты выполнения проекта для тестовых данных первой ветви.

3. 
   Доказательство правильности результата
   

Разработаны с тестовые исходные данные для контрольного решения, проверяющие все ветви процедуры функции, и получены результаты:

Исходные данные			Результат	№ ветви
x=2	y=1	z=1	r= 0,540302305	n=1
x=1	y=2	z=3	r= 20,08553692	n=2
x=1	y=3	z=2	r= 6	n=3

Проведена проверка результатов для каждой ветви:

x=2

y=1

z=1

Т.к. y
r = min(x², sin y, cos z) = min( 2², sin 1, cos 1) = min( 4, 0.841471, 0.540302) = 0.540302 – верно

x=1

y=2

z=3

Т.к. x<=y<=z (1<=2<=3) , то вычисления идут по второй ветви и вычисляется

r = max( e^x+y, ln z²) = max( e³, ln 9) = max ( 20.0855, 2.197224) = 20.0855 - верно

x=1

y=3

z=2

Т.к. вычисления идут по третьей ветви, то r=x+y+z=1+3+2=6- верно

При тестовых данных результаты ручного расчета и вычисления на компьютере совпадают.