История. Практическая работа 1 (битовые операции). Практическая работа 1 Тема. Поразрядные операции и их применение Цель. Получить навыки применения поразрядных операций в алгоритмах

Название	Практическая работа 1 Тема. Поразрядные операции и их применение Цель. Получить навыки применения поразрядных операций в алгоритмах
Анкор	История
Дата	17.11.2022
Размер	35.7 Kb.
Формат файла
Имя файла	Практическая работа 1 (битовые операции).docx
Тип	Практическая работа #795193

Практическая работа 1

Тема. Поразрядные операции и их применение

Цель. Получить навыки применения поразрядных операций в алгоритмах

В практической работе надо выполнить два задания.

Задание 1.

Выполнить упражнения по применению битовых операций по изменению значений битов в ячейке оперативной памяти, созданию маски для изменения значения ячейки. Создание выражения, содержащего поразрядные операции, для выполнения определенной операции над значением ячейки.

В таблице 1 приведены варианты индивидуальных заданий. Номер варианта соответствует номеру студента в журнале учета посещений.

В каждом варианте пять упражнений, пронумерованных от 1 до 5 в столбцах таблицы 1.

В приложении приведены примеры выполнения поразрядных операций, код функции.

Требования к выполнению задания

Разработать программу, которая продемонстрирует выполнение упражнений варианта. Результаты выполнения упражнения выводить на монитор.

Требования к упражнениям (номер требования определяет номер упражнения в таблице)

Определить переменную целого типа, присвоить ей значение, используя константу в шестнадцатеричной системе счисления.

Разработать оператор присваивания и его выражение, которое установит заданные в задании биты исходного значения переменной в значение 1, используя соответствующую маску и поразрядную операцию.

Определить переменную целого типа.

Разработать оператор присваивания и его выражение, которое обнуляет заданные в задании биты исходного значения переменной, используя соответствующую маску и поразрядную операцию. Значение в переменную вводится с клавиатуры.

Определить переменную целого типа.

Разработать оператор присваивания и выражение, которое умножает значение переменной на число, указанное в третьем столбце варианта, используя соответствующую поразрядную операцию. Изменяемое число вводится с клавиатуры.

Определить переменную целого типа.

Разработать оператор присваивания и выражение, которое делит значение переменной на число, указанное в четвертом столбце варианта, используя соответствующую поразрядную операцию. Изменяемое число вводится с клавиатуры.

Определить переменную целого типа.

Разработать оператор присваивания и выражение, в котором используются только поразрядные операции. В выражении используется маска – переменная. Маска может быть инициализирована единицей в младшем разряде (вар 1) или единицей в старшем разряде (вар 2). Изменяемое число вводится с клавиатуры.

Выполнить тестирование программы

Оформить отчет

Варианты упражнений

№

1

Номер бита

2

Номер бита

3

множитель

4

делитель

5

Задание для выражения

1

5-ый и 7-ой справа

С 9-ого четыре бита слева

8

8

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 1)

2

Три старших

12-ый, 14-ый, 3-ий

4

4

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар2)

3

Только с четными номерами

7-ой, 9-ый, 11-ый

16

16

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

4

Только с не четными номерами

С 5-ого бита четыре слева

32

32

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 2)

5

17-ый, 15-ый, 1-ый

С 5-ого бита три справа

64

64

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 2)

6

3-ий, 11-ый, 5-ый

Четыре младших бита

128

128

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 2)

7

Четыре старших бита

9-ый, 11-ый, 3-ий

512

512

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

8

1-ый, 6-ой, 9-ый

1-ый, 6-ой, 9-ый

8

8

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 1)

9

0-ый, 11-ый, 3-ий

Четыре старших бита

4

4

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 2)

10

Четыре младших бита

3-ий, 11-ый, 5-ый

16

16

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 2)

11

С 5-ого бита четыре слева

5-ый, 7-ой справа

32

32

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

12

С 3-ого бита три справа

Три старших

64

64

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 1)

13

7-ой, 9-ый, 11-ый

Только с четными номерами

128

128

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

14

12-ый, 14-ый, 3-ий

Только с нечетными номерами

512

512

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 2)

15

С 9-ого бита четыре слева

17-ий, 15-ый, 1-ый

1024

1024

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

16

1-ый, 2-ой,7-ой

С 7-ого три бита слева

8

8

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

17

С 3-ого бита четыре слева

12-ый, 11-ый, 1-ый

32

32

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 2)

18

3-ий, 5-ый, 8-ой

С 4-ого два бита слева

16

16

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

19

1-ый, 5-ый, 6-ой

15-ый, 12-ый, 3-ий

128

128

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

20

5-ый и 7-ой справа

С 7-ого четыре бита слева

16

8

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 1)

21

Три младших разряда

11-ый, 12-ый, 3-ий

32

16

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 2)

22

Только с не четными номерами

5-ой, 3-ый, 11-ый

8

16

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

23

Только с четными номерами

С 15-ого бита четыре справа

16

32

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 2)

24

18-ый, 22-ый, 1-ый

С 8-ого бита три слева

64

64

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 2)

25

7-ий, 13-ый, 5-ый

Четыре старших бита

512

128

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 2)

26

Четыре старших бита

9-ый, 11-ый, 3-ий

128

512

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

27

2-ый, 5-ой, 9-ый

2-ый,5-ой, 9-ый

16

32

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 1)

28

5-ый, 11-ый, 3-ий

Четыре старших бита

32

32

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 2)

29

пять младших битов

7-ий, 9-ый, 5-ый

64

64

Установить n-ый бит в 1, используя маску (вар 2)

30

С 7-ого бита пять слева

5-ый, 7-ой , 11-ый

32

32

Обнулить n-ый бит, используя маску (вар 1)

Задание 2.

Реализовать задачу по сортировке данных файла, используя для представления данных файла (10⁷ семизначных чисел) в памяти, массив битов.

Примечание. Задача и алгоритм ее решения рассмотрены на практическом занятии. Файл не использовать, смоделируйте тест на последовательности, вводимой с клавиатуры.

Структура отчета

Уточненная постановка задачи (по материалам практического задания)
Описание структуры, используемой в решении, для представления данных в оперативной памяти.
Алгоритм решения (неформальное описание алгоритмов трех основных задач реализующих задачу).
Тестовый пример, демонстрирующий входные данные и заполненный битовый массив (не более 20 чисел).
Код программы.
Скрины результатов тестирования программы для входных данных объемом 100 и 1000 чисел. Показать время выполнения сортировки для каждого объема.

Приложение 1. Пример реализации алгоритма вывода двоичного кода заданного значения

void coutp(unsigned int x)

{

int n=sizeof(int)*8;

unsigned maska=(1<<(n-1));

for(int i=1; i<=n;i++)

{

cout<<((x&maska)>>(n-i));

maska=maska>>1;

}

}

Приложение 2. Структура отчета по выполненному заданию

Титульный лист с указанием темы
Формулировка общего задания

Указать номер вариант и задание варианта (строка из таблицы варианта).

Для каждого пункта задания варианта

Номер и условие задачи пункта задания варианта
Разработка решения задачи пункта
1. Записать выражение, реализующее операцию

Если для решения задачи пункта требуется маска, то привести два выражения для случаев:

маска определяется при инициализации переменной, например:

unsigned short maska=0x0030;

маска формируется в выражении из пункта соответствующей константы (1 или 0) в младшем или старшем разряде, например, (1<<3); (0x80>>3).

Тестовый пример с представлением двоичного кода необходимых операндов выражения, двоичный код результата вычисления выражения.

Пример подготовки маски, чтобы обнулить n=4 разрядов, начиная с бита в позиции р, некоторой переменной х

1) 0<
2)(0<
3) сдвиг последних n единиц в позицию р

((0<
4) Инвертирование всех разрядов

(((0<

Реализация решения
1. Код функции, реализующей задание пункта задачи вариант.
2. Результаты тестирования на тестах (п.2.2) в форме скриншота результата выполнения кода.

Приложение 3. Поразрядные операции

	Инверсия (0 заменяет на 1, а 1 на 0)	x=0x0F; x; результат 0хF0
x<	Сдвиг влево двоичного кода (умножение на 2ⁿ)	unsigned int x=7; x=x<<2; результат 0х0000001С
x>>n	Сдвиг вправо двоичного кода (деление на 2ⁿ)	unsigned int x=28; x=x>>2; результат =0х00000007
x & maska	Поразрядное И (применяется для записи в указанный разряд 0)	Правило выполнения операции 111 & 100 = 100 Пример. Установить в двоичном коде переменной х только 9-ый справа бит в 0 Способы определения маски и решение //Способ 1. Маска создана явно unsigned short int x1=0xAEFF; unsigned short int maska=0xFDFF; x1=x1 & maska; //Способ 2. Маска формируется инициализируется 1 maska=1; x1=0xFFFF x1=x1 & ( (maska<<9)); //Способ 3. Маска создается из 1 в выражении x1=0xFFFF x1=x1 & ( (1<<9)); или x=x & ( (1<<9));
X \| maska	Поразрядное ИЛИ (применяется для записи в указанный разряд 1)	Правило выполнения операции 111 \| 100 111 Пример. Установить в двоичном коде переменной х 9-ый справа бит в 1. Решение. unsigned short int x=0xACFF; unsigned short int maska=0x0200; x=x \| maska результат 0xAEFF; maska=1; x=x \| ( (maska<<9)); или x=x \| ((1<<9));
X ^ maska	Исключающее ИЛИ для поразрядных операций. Используется для проверки соответствующих битов двух переменных, если они имеют разные значения, то результат 1, а если равны, то 0.	Правило выполнения операции 1111 ^ 0001 = 1110 unsigned int x=0xF, a=1; a=x^a; Результат: в переменной а значение 0х0000000Е