Решение инженерных задач с применением алгоритмического языка программирования Pascal и приложений MS Office и пакета MathCAD

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет транспорта»

Кафедра «Информационные технологии»

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИНФОРМАТИКА»

Решение инженерных задач с применением алгоритмического языка программирования Паскаль и приложений MS OFFISE и пакета MATHCAD

Выполнил                                                        Проверил

студент гр. УД-22                                           преподаватель

Ерошевич И.В.                                               Борисенко М.В.

Гомель 2012

Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта»

Задание на курсовую работу по дисциплине «Информатика»

для студентов факультета УПП

выдано студенту группы УД-22

Тема: Решение инженерных задач с применением алгоритмического языка программирования Паскаль и приложений MS Office и MathCAD.

Цель работы: Приобретение навыков программирования инженерных задач на языке Паскаль с использованием записей, массивов и файлов, а также процедур и функций. Решение задач по обработке и графической визуализации данных средствами табличного процессора и пакета MathCAD. Оформление пояснительной записки (описательная часть, блок-схемы, таблицы) в текстовом процессоре.

Задание на курсовую работу:

Задание 1 Теоретический вопрос. Объем ответа на вопрос 3-5 страниц.

Краткая характеристика языка программирования Паскаль.

Задание 2 Задача по обработке матричных величин с использованием процедур и функций. Для ввода данных и вывода результата использовать файл.

Дана квадратная матрица А. В матрице вычислить среднее арифметическое положительных элементов, стоящих выше главной диагонали.

Задание 3 Создать базу данных и выполняет следующие операции с базой записей:

· Создать базу данных соответствующей структуры (минимум 10 записей)

·        Дополнить базу данных

·        Корректировка записи по указанному критерию

·        Проведение итоговых расчётов (сумма, среднее, подсчёт количества по критерию)

·        Распечатка файла

·        Поиск(выборка) по критериям (критерии указаны в третьей колонке)

·        Сортировка записей

Пояснительная записка к курсовой работе должна содержать:

1.      Титульный лист (выполняется в текст. процессоре MS Word);

2.      Задание на курсовую работу;

.        Содержание (содержание включает наименование всех разделов, подразделов и пунктов с указанием номеров страниц, на которых размещается начало соответствующего раздела);

.        Введение (цель курсовой работы);

.        Основная часть

5.1.   Применение информационных технологий в специальности

5.2.   Ответ на теоретический вопрос. Объем ответа на вопрос 3-6 страницы.

.3.     Решение задачи 1: блок-схема алгоритма, распечатка программы на алгоритмическом языке Паскаль и результатов выполнения программы.

.4.     Решение задачи 1 по обработке матричных величин средствами MathCAD.

.5.     Решение задачи 2: блок-схема алгоритма, распечатка программы на алгоритмическом языке Паскаль, результаты выполнения программ.

.6.     Решение задачи 2 средствами электронных таблиц: таблица с исходными данными и необходимыми расчётами (в обычном режиме и в режиме отображения формул), диаграмма.

6.      Заключение (оценка степени выполнения поставленного задания, усвоения изученного материала и т.п.);

7.      Список использованных источников (раздел можно назвать «Литература»).

Оформить работу согласно следующим правилам:

Объем курсовой работы - около 25 страниц. Страницы должны быть пронумерованы. Титульный лист включается в общую нумерацию страниц, но номер на нем не проставляется. Каждый раздел курсовой работы должен начинаться на новой странице.

Курсовая работа выполняется в текстовом редакторе. Блок-схемы алгоритмов выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ 19.003-80.).

Дата выдачи задания___________________ Преподавателя

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении истории практическая деятельность человека постоянно требует ускорения вычислений и повышения их точности. Для ускорения расчетов человечество постоянно создает вычислительную технику. Вычислительной техникой называют технические средства, которые помогают производить расчеты.

Долгое время единственным видом вычислительной техники были вычислительные устройства: счеты, логарифмическая линейка, суммирующие устройства, арифмометры.

Окончательно решить проблему быстрых и точных вычислений удалось только с изобретением нового вида вычислительной техники - вычислительных машин, которые способны проводить расчеты автоматически под управлением человека.. Изобретение было сделано в 19в. английским инженером и математиком Чарльзом Бэббиджем ( 1792-1871 ).

Практическая реализация этого вида вычислительной техники стала возможной только в середине 20в. Его вершиной стали электронные вычислительные машины.

ЭВМ прошли долгий путь развития, прежде чем стать компьютерами, которыми мы пользуемся в настоящее время. Сегодня компьютер заменяет человека, всё больше и больше облегчая ему массу работы, будь то домашний настольный компьютер или компьютер, управляющий промышленными процессами на крупных заводах, электростанциях, водохранилищах и т.д. В данное время полностью компьютеризируются все предприятия, банки, фирмы и многие другие учреждения, вплоть до культурных.

Первое начальное образование как пользователя человек сегодня получает уже в школе, изучая устройство и основные принципы работы на компьютере. Но уже в высших и в среднетехнических заведениях даются более обширные знания в области программирования на различных языках, даётся представление о прикладных программах и их использовании в различных целях.

Цель моей курсовой работы заключается в приобретении навыков работы на компьютере, а именно работы с прикладной программой Microsoft Word, программами пакета Microsoft Office, математическим пакетом MathCad и программированию на языке Pascal.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ ПАСКАЛЬ

Введение

В кратком изложении история языков программирования такова: изначально вычислительные машины программировались в машинном коде. То есть в их оперативную память напрямую вводили последовательность чисел, являющиеся кодами команд, которые процессор может выполнить. При этом программа составлялась с периодическим заглядыванием в таблицу кодов команд процессора и была отнюдь не наглядной. Затем появилась идея обозначить коды какими-то короткими, но осмысленными, и потому легко запоминаемыми словами - мнемониками, и создать программу, которая бы, руководствуясь таблицей команд, переводила последовательность мнемоник - мнемокод в последовательность машинных кодов. Такую программу называют ассемблером (assembler - сборочное устройство, транслятор, ассемблер). Программы стали гораздо нагляднее, но решение практических задач требовало написания очень длинных программ (например, файловый менеджер Volkov Commander имеет размер около 64000 байт). Тогда появились языки программирования высокого уровня. При их создании использовали то обстоятельство, что в программе часто встречаются участки одинакового кода, выполняющие какое либо одно действие: вывод строки, запись в файл, вычисление математической функции и т.д. В языках высокого уровня таким последовательностям кода присвоены имена, и программа составляется на условном языке, каждое, из слов которого заменяет десятки, ато и сотни команд процессора. Таким образом, программа становится еще нагляднее и короче. Существует множество условных языков высокого уровня, для каждого из них написано немало вариантов пограммы, переводящей условный код в последовательность машинных команд. Один из таких языков - Паскаль.

Язык программирования Pascal был разработан в 1968-1971 гг. Никлаусом Виртом в Цюрихском Институте информатики (Швейцария), и назван в честь Блеза Паскаля - выдающегося математика, философа и физика 17-го века. Первоначальная цель разработки языка диктовалась необходимостью создания инструмента "для обучения программированию как систематической дисциплине". Однако очень скоро обнаружилась чрезвычайная эффективность языка Pascal в самых разнообразных приложениях, от решения небольших задач численного характера до разработки сложных программных систем - компиляторов, баз данных, операционных систем и т.п. К настоящему времени Pascal принадлежит к группе наиболее распространенных и популярных в мире языков программирования:

существуют многочисленные реализации языка практически для всех машинных архитектур; разработаны десятки диалектов и проблемно-ориентированных расширений языка Pascal; обучение программированию и научно-технические публикации в значительной степени базируются на этом языке.

Характеристика и особенности языка

Существует ряд объективных причин, обусловивших выдающийся успех языка Pascal. Среди них в первую очередь необходимо указать следующие:

Язык в естественной и элегантной форме отразил важнейшие современные концепции технологии разработки программ:. развитая система типов,. ориентация на принципы структурного программирования,. поддержка процесса пошаговой разработки.

Благодаря своей компактности, концептуальной целостности и ортогональности понятий, а также удачному первоначальному описанию, предложенному автором языка, Pascal оказался весьма легок для изучения и освоения. В противоположность громоздким многотомным описаниям таких языков, как PL/l, Cobol, FORTRAN, достаточно полное описание языка Pascal занимает около 30 страниц текста, а его синтаксические правила можно разместить на одной странице.

Язык Pascal стандартизован во многих странах. В 1983 году был принят международный стандарт (ISO 7185:1983)

Основные особенности языка Pascalявляется традиционным алгоритмическим языком программирования, продолжающим линию Algol-60. Это означает, что программа на языке Pascal представляет собой специально организованную последовательность шагов по преобразованию данных, приводящую к решению некоторой задачи. Это отличает Pascal от так называемых непроцедурных языков типа Prolog, по существу, представляющих собой формализмы для записи начальных условий некоторой задачи и синтезирующих решение посредством встроенных механизмов логического вывода.

Язык Pascal содержит удобные средства для представления данных. Развитая система типов позволяет адекватно описывать данные, подлежащие обработке, и конструировать структуры данных произвольной сложности. Pascal является типизированным языком, что означает фиксацию типов переменных при их описании, а также строгий контроль преобразований типов и контроль доступа к данным в соответствии с их типом (как на этапе компиляции, так и при исполнении программ).

Набор операторов языка Pascal отражает принципы структурного программирования и позволяет записывать достаточно сложные алгоритмы в компактной и элегантной форме. Pascal является процедурным языком с традиционной блочной структурой и статически определенными областями действия имен. Процедурный механизм сочетает в себе простоту реализации и использования и гибкие средства параметризации.

Синтаксис языка достаточно несложен. Программы записываются в свободном формате, что позволяет сделать их наглядными и удобными для изучения.

Паскаль - компилятор, тоесть, прежде чем начать испоолнение программы, Паскаль полностью прочитывает исходный текст, написанный программистом, и составляет последовательность машинных кодов, выполняющую те действия, которые описал программист в тексте. Эта последовательность сохраняется в файл с расширением “.EXE” и является самостоятельным исполняемым файлом, который может быть запущен сам по себе, уже без участия Паскаля и, даже, на другом компъютере, на котором Паскаль может быть не установлен.

TURBO PASCAL

. Общая структура программ в ТП 7.0

Любую программу, можно условно разделить на три основные части:

• раздел объявлений и соглашений (декларационная часть),

• раздел текстов процедур и функций,

• раздел основного блока (сама программа).

. Раздел объявлений и соглашений

PROGRAM         Заголовок программы;

{$ ... }        Глобальные директивы компилятора;

USES         Подключаемые библиотеки;

LABEL       Подраздел объявления глобальных меток;

CONST      Подраздел объявления глобальных констант;

TYPE         Подраздел объявления глобальных типов;

VAR Подраздел объявления глобальных переменных;

В первой части программы программист сообщает компилятору, какими идентификаторами он обозначает данные (константы и переменные), а также определяет собственные типы данных, которые он в дальнейшем намеревается использовать в данной программе. Например, можно объявить переменные как локальные, допустив тем самым создание объектов с одинаковыми идентификаторами внутри функций и процедур. При этом необходимо следить за тем, чтобы не возникали конфликты между локальными и глобальными объявлениями различных объектов.

. Раздел текстов процедур и функций

В этом разделе записываются подпрограммы, осуществляющие сложные действия, которые необходимо произвести неоднократно на разных этапах выполнения программы. Подпограммы бывают двух типов: прjцедуры (PROCEDURE) и функции (FUNCTION). И те и другие пребставляют собой программы в миниатюре: PROCEDURE (FUNCTION)      Заголовок процедуры (функции);

LABEL       Подраздел объявления локальных меток;

CONST      Подраздел объявления локальных констант;

TYPE         Подраздел объявления локальных типов;

VAR Подраздел объявления локальных переменных;

BEGIN       Раздел текстов подпрограмм.

END; Основной блок процедуры или функции;

Они могут иметь все те же разделы, что и основная программа, в частности, раздел локальных процедур и функций, вызываемых только в педелах данной подпрограммы.

Раздел основного блока программы:

BEGIN {Основной блок программы}

{текст программы}

END.

В этом разделе содержится смысловая часть программы.

. Заголовок программы

Со строкой заголовка Вы уже знакомы. Она состоит из зарезервированного слова PROGRAM и имени программы. В Турбо Паскале эта строка не обязательна, и ее можно без ущерба исключить. Но правила хорошего тона в программировании требуют задания некоторого имени программы, чтобы уже при первом знакомстве можно было получить хоть какую-нибудь информацию об ее назначении. Однако не стремитесь привести здесь всю известную Вам информацию о программе - для этих целей можно воспользоваться дополнительными комментариями. Обычно в заголовке достаточно указать имя и версию программы. Следующее за оператором PROGRAM имя является идентификатором и обладает всеми его свойствами. В частности, внутри тела программы не могут быть объявлены объекты, имя которых совпадает с именем программы.

Задача №1

Дана квадратная матрица А. В матрице вычислить среднее арифметическое положительных элементов, стоящих выше главной диагонали.

Program SredneeArif;crt;a:array[1..50,1..50] of integer;,j,n,s,k:integer;:real;('Введите размерность матрицы: ');readln(n);i:=1 to n doj:=1 to n do begin('a[',i,',',j,']=' );(a[i,j]);;:=0;:=0;i:=1 to n doj:=1 to n do if i<j then begin:=k+1;:=s+a[i,j];;1:=s/k;

writeln(‘Среднее арифметическое значение положительных элементов’: ',s1:4:2);

for i:=1 to n do beginj:=1 to n do write(a[i,j]:4);;

end;

readln;.

Результаты выполнения задачи №1

Matr A

11 15 7 -5

-4 23 14 23

3 1 -8 -12

-5 -9 -4 -28

18 17 34 17

Среднее арифметическое значение положительных элементов: 13.1

Блок-схема алгоритма решения задачи 1

Решение задачи №1 средствами MathCAD

Дана квадратная матрица А. В матрице вычислить среднее арифметическое положительных элементов, стоящих выше главной диагонали.

Создание числового массива с использованием встроенной функции rnd(10), генерирующей случайные числа

Нахождение суммы положительных элементов, стоящих выше главной диагонали:

pascal массив файл графический

Нахождение количества положительных элементов, стоящих выше главной диагонали:

Среднее арифметическое положительных элементов, стоящих выше главной диагонали:

ЗАДАЧА №2

Железнодорожное расписание:

·   № поезда

·        Название маршрута

·        Время отправления

·        Время прибытия

·        Тип поезда

·        Время в пути

·        Дни

2.      Сортировка по № поезда

.        Нахождение максимального и минимального по полю

Program poezd;crt;stroka=record:array[1..50] of integer;:integer;:real;:real;:string;:string;:string;:real;;rez:integer;,i,p,n:integer;,l,s,s1:real;,k1:integer;,z:integer;:array[1..70] of stroka;input;;('Введите количество поездов: ');readln(n);i:=1 to n do begin:=0;('============ Запись №',i,' ============');

write('Введите номер поезда(4 знака): ');readln(a[i].nomer);('Введите название маршрута: ');readln(a[i].nazv);('Введите время отправления(час.мин): ');readln(a[i].tot);

if (a[i].tot<0) or (a[i].tot>24) or (a[i].tot-trunc(a[i].tot)>0.6) then begin('Ввод некорректен!');('-----------------');p:=1;p=1;:=0;('Введите время прибытия(час.мин): ');readln(a[i].tpr);(a[i].tpr<0) or (a[i].tpr>24) or (a[i].tpr-trunc(a[i].tpr)>0.6) then begin('Ввод некорректен!');('-----------------');p:=1;p=1;;('Введите тип поезда: ');(' 1 - грузовой');(' 2 - пассажирский');('Ваш выбор: ');(k);k=1 then begin a[i].tip:='Груз.';:=0;if k=2 then begin a[i].tip:='Пасс.';:=0;writeln('Ввод некорректен!');p=0;;('Введите дни следования: ');(' 1 - четные');(' 2 - нечетные');(' 3 - все');('Ваш выбор: ');(k);k=1 then begin a[i].dni:=' Чет ';:=1;if k=2 then begin a[i].dni:='Нечет';:=1;if k=3 then begin a[i].dni:=' Все ';:=1;writeln('Ввод некорректен!');p=1;:=0;:=trunc(a[i].tot);:=trunc(a[i].tpr);:=a[i].tot-k;:=a[i].tpr-k1;a[i].tot>=a[i].tpr then s:=k1-k+24s:=k1-k;l=l1 then s1:=0l<l1 then s1:=l1-lbegin:=l1+0.6-l;:=s-1;;[i].pyt:=s+s1;;;(20,10);;output;;('s1=',s1);('--------------------------------------------------------------------------------');('│ № поезда│ Назв.марш.│ Время отпр.│ Время приб.│ Тип поезда│ Время в пути│ Дни│');

writeln('--------------------------------------------------------------------------------');i:=1 to n do begin('│ ',a[i].nomer:4,' │ ',a[i].nazv,' │ ',a[i].tot:4:2,' │ ',a[i].tpr:4:2,

' │ ',a[i].tip:4,' │ ',a[i].pyt:4:2,' │',a[i].dni:3,'│');;('--------------------------------------------------------------------------------');;;;;sort_alg;c: stroka;;.nomer:=a[j].nomer;.nazv:=a[j].nazv;.tot:=a[j].tot;.tpr:=a[j].tpr;.tip:=a[j].tip;.pyt:=a[j].pyt;.dni:=a[j].dni;[j].nomer:=a[j+1].nomer;[j].nazv:=a[j+1].nazv;[j].tot:=a[j+1].tot;[j].tpr:=a[j+1].tpr;[j].tip:=a[j+1].tip;[j].pyt:=a[j+1].pyt;[j].dni:=a[j+1].dni;[j+1].nomer:=c.nomer;[j+1].nazv:=c.nazv;[j+1].tot:=c.tot;[j+1].tpr:=c.tpr;[j+1].tip:=c.tip;[j+1].pyt:=c.pyt;[j+1].dni:=c.dni;;Sort;;(10,10);

p:=0;('Введите поле, по которому будет производится сортировка:');(' 1 - № поезда');(' 2 - Время отправления');(' 3 - Время в пути ');

readln(z);(z>=1) and (z<=3) then p:=1writeln('Ввод некорректен!');;

GotoXY(15,15);p=1 then begin('Сортировка производится по ',z,' варианту');

clrscr;z=1 theni:=1 to n-1 doj:=1 to n-1 do if a[j].nomer>a[j+1].nomer then sort_alg;z=2 theni:=1 to n-1 doj:=1 to n-1 do if a[j].tot>a[j+1].tot then sort_alg;z=3 theni:=1 to n-1 doj:=1 to n-1 do if a[j].pyt>a[j+1].pyt then sort_alg;;;;(20,10);

repeat(' Выберете режим работы');;(' 1 - Ввод значений');(' 2 - Сортировка по номеру поезда');(' 3 - Вывод расчетов на экран');;(' 10 - Выход из программы');

writeln;('Ваш выбор: ');(rez);rez of 1 : input;

: sort;

: output;

: exit;writeln('Выбор некорректен! Выберете режим работы: ');;

readln;rez=10;.

Блок-схема задачи 2

Решение задачи №2 средствами Excel

По полю в пути было вычислено максимальное значение поля “Время” в пути.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Со времени появления первого компьютера сменилось несколько поколений ЭВМ. Однако, деление ЭВМ на поколения довольно относительно, так как между программным обеспечением, используемым в разных поколениях ЭВМ, их структурой и элементной базой существует очень тесная взаимосвязь.

За последнее десятилетие роль ЭВМ в жизни человечества возросла во множество крат. В наши дни невозможно представить себе почти ни одной отрасли человеческой жизнедеятельности, в которой не принимали бы участия ЭВМ. С появлением ЭВМ у людей появилась возможность решать многие, до этого невыполнимые, задачи, и это позволяет человеку ставить перед собой и решать новые, еще более сложные задачи, которые требуют создания еще более мощных ЭВМ.

В свою очередь столь стремительное развитие вычислительной техники требует создания программного обеспечения и программных систем, содержащих до нескольких сотен тысяч команд и операторов.

С накоплением человечеством научно-технического потенциала современные информационные технологии играют все более важную роль в жизни и деятельности людей.

Данная курсовая работа предназначена для повышения возможностей в области программирования и пользования компьютером. Программирование является основополагающим фактором для более глубокого понимания работы компьютера.

В ходе проделанной работы я расширила кругозор по применению информационных технологий, овладела навыками работы с программами пакета Microsoft Office и математическим пакетом MathCad.

После проработки ряда учебных и периодических изданий, а также решения практических задач, овладела навыками по программированию задач на языке Pascal: научилась создавать программы для преобразования матриц, и работы с файлами по условию задач. Приобрела опыт в построении блок-схем, закрепила навыки работы в текстовом процессоре MS Word.

ЛИТЕРАТУРА

1.    Острейковский В.А. Информатика. М. , 2000.

2.      Павловская Т.А. Паскаль. Программирование на языке высокого уровня. С-П., 2006.

.        Прищепов М.А., Севернёва Е.В., Шакирин А.И. Программирование на языках. М., 2006

4.    О.П. Гораев, Ю.П.Лыч Табличный процессор MS EXCEL: Практикум по компьютерным технологиям. - Гомель:БелГУТ, 2003. - 67 с.

5.      Г.Ч. Шушкевич, С. В. Шушкевич. Введение в MathCAD 2000: Учебное пособие. - Гродно: ГрГУ, 2001. - 140 с О.П. Гораев, Ю.П.Лыч Текстовый процессор MS WORD: Практикум по компьютерным технологиям. - Гомель:БелГУТ, 2003. - 68 с.

.        Информатика. Программирование на языке Паскаль: Пособие для студентов дневной формы обучения технических специальностей. Ч.2 /.Н. А.Рогачёва, М.В. Борисенко, Т.Н. Литвинович - Гомель:БелГУТ, 2004. - 39 с.

.        Информатика. Программирование на языке Паскаль: Пособие для студентов дневной формы обучения технических специальностей. Ч.3 /.Н. А.Рогачёва, М.В. Борисенко, Т.Н. Литвинович - Гомель:БелГУТ, 2004. - 28 с.