Основы программирования в среде Qbasic

Основы программирования в среде Qbasic

Федеральное агентство по образованию

Пермский государственный технический университет

Работа с программой, выполненной на алгоритмическом языке, очень упрощалась за счет относительной простоты написания, возможности модифицирования. Совершенствование вычислительной техники, а именно увеличение объема памяти и быстродействия машин, делало программирование на алгоритмических языках все более распространенным и перспективным. В настоящее время существует большое количество алгоритмических языков, которым присущи как общие, так и отличительные черты. Это Фортран, Бейсик, Паскаль и др. На их примере можно наглядно увидеть те характерные особенности, которые присущи программированию на алгоритмических языках вообще.

Бейсик (BASIC) - это сокращение английских слов Beginners All-purpouse Symbolic Instraction Code, что в переводе означает “многоцелевой язык символических инструкций для начинающих”. Он был разработан профессорами Дартмутского колледжа (США) Т. Куртцем и Дж. Кемени в 1965 году для обучения студентов, незнакомых с вычислительной техникой. Этот язык, напоминающий Фортран, но более простой, быстро стал очень популярным. Особенно его популярность повысилась с появлением персональных компьютеров, где он стал одним из основных языков программирования. Существует множество версий языка Бейсик и все они имеют особенности. В каждой из них можно выделить общее подмножество, в котором отражены характерные (стандартные) грамматика, синтаксис и семантика языка. Наиболее популярной версией является Qbasic, благодаря удобному интерфейсу и представлению пользователю ряда сервисных возможностей, присущих современным системам программирования. Поэтому тексты представленных в работе программ отлажены именно в ней.

Исходные данные для разработки темы

Ниже представлены исходные данные для разработки темы по предложенным заданиям в среде программирования Qbasic: выполнение арифметических операций, решение задач из курса высшей математики, построение графиков функций, выполнение геометрических преобразований.

Задание 1. Найти значение выражения:

1.1

1.2

1.3

Задание 2. Найти сумму двух матриц

Задание 3. Найти произведение двух матриц

Задание 4. Вычислить определитель

Задание 5. Решить систему уравнений по формулам Крамера

Задание 6. Даны векторы и . Найти скалярное и векторное произведения векторов и угол между ними:

,

Задание 7. Найти объем пластины. Построить проекции, если

Задание 8. Построить графики функций

Задание 9. Выполнить последовательно геометрические преобразования:

- перенос;

- масштабирование;

- поворот относительно заданной точки.

Точка поворота

Угол поворота

Основная часть

1. Выполнение арифметических операций

1.1 Найти значение выражения

Рис. 1. Алгоритм вычисления

1.1.1 Программа, составленная с присвоением значений переменным

10 a = 6: b = 4: с = 3

20 d = a

30 IF d = 0 GOTO 60

40 END

50 PRINT (c * (a ^ 3 * b) - c ^ 2) * (c ^ 3 / a)

60 PRINT "а не должно быть 0"

70 GOTO 10

1.1.2 Программа, работающая в диалоговом режиме

10 INPUT "Введите a,b,c"; a, b, c

20 d = a

30 IF d = 0 GOTO 60

40 END

50 PRINT (c * (a ^ 3 * b) - c ^ 2) * (c ^ 3 / a)

60 PRINT "а не должно быть 0"

70 GOTO 10

Результат: 11623,5

1.2 Найти значение выражения

Рис.2. Алгоритм вычисления

1.2.1 Программа, составленная с присвоением значений переменным

10 a = 6: b = 4: с = 3

20 d = 9 - a^2

30 IF d = 0 GOTO 60

40 END

50 PRINT (a^2 + 3 * b ^ 3 * c) - (5 * c / (9 - a^2))

60 PRINT "а не должно быть 3 или -3"

70 GOTO 10

1.2.2 Программа, работающая в диалоговом режиме

10 INPUT "Введите a,b,c"; a, b, c

20 d = 9 - a^2

30 IF d = 0 GOTO 60

40 END

50 PRINT (a^2 + 3 * b ^ 3 * c) - (5 * c / (9 - a^2))

60 PRINT "а не должно быть 3 или -3"

70 GOTO 10

Результат: 612,5555

Рис.3. Алгоритм вычисления

1.3.1 Программа, составленная с присвоением значений переменным

10 a = 6: b = 4: с = 3

20 d = 8 - a^3

30 IF d = 0 GOTO 60

40 END

50 PRINT (5 * a^2 * b ^ 3 * c) + (3 * c^2 / (8 - a^3))

60 PRINT "а не должно быть 2 или -2"

70 GOTO 10

1.3.2. Программа, работающая в диалоговом режиме

10 INPUT "Введите a,b,c"; a, b, c

20 d = 8 - a^3

30 IF d = 0 GOTO 60

40 END

50 PRINT (5 * a^2 * b ^ 3 * c) + (3 * c^2 / (8 - a^3))

60 PRINT "а не должно быть 2 или -2"

70 GOTO 10

Результат: 34559,87

2. Решение задач

2.1 Матрицы и определители

2.1.1 Найти сумму двух матриц

Рис.4. Алгоритм вычисления

Программа нахождения суммы двух матриц

CLS

PRINT BBЕDИTЕ(A)

INPUT "BBЕDИTЕ a11,a12,a13"; a11, a12, a13

INPUT "BBЕDИTЕ a21,a22,a23"; a21, a22, a23

INPUT "BBЕDИTЕ a31,a32,a33"; a31, a32, a33

CLS

PRINT BBЕDИTЕ(B)

INPUT "BBЕDИTЕ b11,b12,b13"; b11, b12, b13

INPUT "BBЕDИTЕ b21,b22,b23"; b21, b22, b23

INPUT "BBЕDИTЕ b31,b32,b33"; b31, b32, b33

CLS

PRINT a11 + b11; a12 + b12; a13 + b13

PRINT a21 + b21; a22 + b22; a23 + b23

PRINT a31 + b31; a32 + b32; a33 + b33

END

Результат:

2.1.2 Найти произведение двух матриц

Рис.5. Алгоритм вычисления

Программа нахождения произведения двух матриц

CLS

PRINT BBЕDИTЕ(A)

INPUT "BBЕDИTЕ a11,a12,a13"; a11, a12, a13

INPUT "BBЕDИTЕ a21,a22,a23"; a21, a22, a23

INPUT "BBЕDИTЕ a31,a32,a33"; a31, a32, a33

CLS

PRINT BBЕDИTЕ(B)

INPUT "BBЕDИTЕ b11,b12,b13"; b11, b12, b13

INPUT "BBЕDИTЕ b21,b22,b23"; b21, b22, b23

INPUT "BBЕDИTЕ b31,b32,b33"; b31, b32, b33

CLS

PRINT a11 * b11 + a12 * b21 + a13 * b31; a11 * b12 + a12 * b22 + a13 * b32; a11 * b13 + a12 * b23 + a13 * b33 PRINT a21 * b11 + a22 * b21 + a23 * b31; a21 * b12 + a22 * b22 + a23 * b32; a21 * b13 + a22 * b23 + a23 * b33 PRINT a31 * b11 + a32 * b21 + a33 * b31; a31 * b12 + a32 * b22 + a33 * b32; a31 * b13 + a32 * b23 + a33 * b33 END

Результат:

2.1.3 Вычислить определитель

Рис.6. Алгоритм вычисления

Программа вычисления определителя

PRINT BBЕDИTЕ(A)

INPUT "BBЕDИTЕ a1,b1,c1"; a1, b1, c1

INPUT "BBЕDИTЕ a2,b2,c2"; a2, b2, c2

INPUT "BBЕDИTЕ a3,b3,c3"; a3, b3, c3

PRINT a1 * b2 * c3 + b1 * c2 * a3 + a2 * b3 * c1 - a3 * b2 * c1 - b3 * c2 * a1 - a2 * b1 * c3

Результат: -163

2.1.4 Решить систему уравнений по формулам Крамера

Рис.7. Алгоритм вычисления

Программа решения системы уравнений по формулам Крамера

10 INPUT "BBЕDИTЕ KОЭФФИЦИЕHTЫ ПЕРВОГО УРАВНЕНИЯ"; a1, b1, c1, d1

20 INPUT "BBЕДИTЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ВТОРОГО УРАВНЕНИЯ"; a2, b2, c2, d2

30 INPUT "BBЕДИТЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ТРЕТЬЕГО УРАВНЕНИЯ"; a3, b3, c3, d3

40 d = a1 * b2 * c3 + b1 * c2 * a3 + a2 * b3 * c1 - a3 * b2 * c1 - b3 * c2 * a1 - a2 * b1 * c3

50 IF d = 0 GOTO 90

60 PRINT "x= "; (d1 * b2 * c3 + b1 * c2 * d3 + d2 * b3 * c1 - d3 * b2 * c1 - b3 * c2 * d1 - d2 * b1 * c3) / d

70 PRINT "y= "; (a1 * d2 * c3 + d1 * c2 * a3 + a2 * d3 * c1 - a3 * d2 * c1 - d3 * c2 * a1 - a2 * d1 * c3) / d

80 PRINT "z= "; (a1 * b2 * d3 + b1 * d2 * a3 + a2 * b3 * d1 - a3 * b2 * d1 - b3 * d2 * a1 - a2 * b1 * d3) / d

90 END

Результат: x=0,32; y=0,36; z=0,44

2.2 Основы векторного исчисления

Даны векторы и . Найти скалярное и векторное произведения векторов и угол между ними

Рис.8. Алгоритм вычисления

Программа нахождения скалярного и векторного произведения векторов, угла между ними

INPUT "BBЕДИТЕ КООРДИНАТЫ ПЕРВОГО ВЕКТОРА"; x1, y1, z1

INPUT "BBЕДИТЕ КООРДИНАТЫ ВТОРОГО ВЕКТОРА "; x2, y2, z2

ska = x1 * x2 + y1 * y2 + z1 * z2

PRINT "СКАЛЯРНОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ = "; ska

x3 = y1 * z2 - z1 * y2

y3 = x1 * z2 - z1 * x2

z3 = x1 * y2 - y1 * x2

PRINT "BEKTOPHOE ПPOUЗBEДEHИE a*b= "; x3, y3, z3

a = (x1 ^ 2 + y1 ^ 2 + z1 ^ 2) ^ (1 / 2)

b = (x2 ^ 2 + y2 ^ 2 + z2 ^ 2) ^ (1 / 2)

ugl = ska / (a * b)

PRINT "КОСИНУС УГЛА МЕЖДУ ВЕКТОРАМИ РАВЕН"; ugl

Результат: -14; ; -0,367658

3. Графический режим Qbasic

3.1 Построение проекции

Задание. Найти объем пластины и построить ее проекции.

Программа выполнения

m = 71

L = 51

H = 8

R = 9

SCREEN 12

WINDOW (0, 0)-(120, 90)

LINE (90, 90)-(90, 0)

LINE (0, 30)-(120, 30)

LINE (90 - 1.1 * m, 30 + .1 * m)-(90 - .1 * m, 30 + .1 * m + L), , B

LINE (90 - 1.1 * m, 30 - .1 * m - H)-(90 - .1 * m, 30 - .1 * m), , B

LINE (90 + .1 * m, 30 + .1 * m)-(90 + .1 * m + H, 30 + .1 * m + L), , B

CIRCLE (90 - 1.1 * m + .1 * m + R, 30 + L - R), R

CIRCLE (90 - .1 * m - .1 * m - R, 30 + .1 * m + .1 * m + R), R

CIRCLE (90 - .1 * m - .1 * m - R, 30 + .1 * m + L - .1 * m - R), R

CIRCLE (90 - 1.1 * m + .1 * m + R, 30 + .2 * m + R), R PRINT " ОБЪЕМ РАВЕН"; m * L * H

3.2 Построение графиков функций

3.2.1 Построить график функции

Программа построения графика

SCREEN 12

WINDOW (-7, -6)-(7, 80)

X1 = -7: X2 = 4

H = (X2 - X1) / 100

Y1 = 3 * X1 ^ 2 + 8 * X1 + 3

PSET (X1, Y1)

FOR X = X1 TO X2 STEP H

Y = 3 * X ^ 2 + 8 * X + 3

LINE -(X, Y)

NEXT

3.2.2 Построить график функции

Программа построения графика

SCREEN 12

WINDOW (-1, -6)-(1, 40)

X1 = -2: X1 = 2

H = (X2 - X1) / 100

Y1 = 192 * X1 ^ 2 + 144 * X1 + 27

PSET (X1, Y1)

FOR X = X1 TO X2 STEP H

Y = 192 * X ^ 2 + 144 * X + 27

NEXT

3.2.3 Построить график функции

Программа построения графика

DEF FNA (X) = 3 / (8 * X + 3) ^ 2 SCREEN 12

WINDOW (-5, -5)-(5, 5)

X1 = -5: Y1 = FNA(X1)

X2 = -.4

X3 = -.3: Y3 = 27

X4 = 5

H = (X2 - X1) / 100

PSET (X1, Y1)

FOR X = X1 TO X2 STEP H

Y = FNA(X)

LINE -(X, Y)

NEXT

H = (X4 - X3) / 100

PSET (X3, Y3)

FOR X = X3 TO X4 STEP H

Y = FNA(X)

LINE -(X, Y)

NEXT

3.3 Геометрические преобразования

Выполнить последовательно геометрические преобразования:

- перенос;

- масштабирование;

- поворот относительно заданной точки.

Программа выполнения геометрических преобразований

SCREEN 12

WINDOW (-50, -10)-(20, 20)

X1 = -1

Y1 = 3

X2 = -9

Y2 = 1

DX = 1

DY = 3

SX = 5

SY = 3

LINE (X1, Y1)-(X2, Y2)'

LINE (X1 + DX, Y1 + DY)-(X2 + DX, Y2 + DY)'

LINE (X1 * SX, Y1 * SY)-(X2 * SX, Y2 * SY)'

LINE (8, 2)-(0, 0)

LINE ((X1 * COS(PI / 4) - Y1 * SIN(PI / 4)), (Y1 * SIN(PI / 4) + Y1 * COS(PI / 4)))-((0 * COS(PI / 4) - 0 * SIN(PI / 4)), (0 * SIN(PI / 4) + 0 * COS(PI / 4)))'

Решение какой-либо задачи с помощью ЭВМ распадается на три основных этапа: постановка задачи, составление алгоритма решения, программная реализация алгоритма на ЭВМ. В данной работе реализованы все указанные выше этапы в среде программирования Qbasic.

В работе представлены задания, направленные на овладение основами программирования в указанной среде: выполнение арифметических операций, решения задач из курса высшей математики, графические возможности.

В результате ее выполнения разработаны программы, охватывющие основные возможности версии, позволяющие выполнять все необходимые действия по составлению, отладке и выполнению программ.

В среде Qbasic существует несколько экранных режимов. Основной исходный экран представляет поле редактирования текста программы. Встроенный текстовый редактор выполняет две функции - редактирования текста и синхронной интерпретации строки. В этой связи строки в некоторых программах не нумеровались. Результаты работы программы, комментарии и сообщения интерпретатора представлялись в текстовом экране (по умолчанию режим SCREEN 0). При работе с графикой изображения строились в графическом экране, который имеет несколько режимов.

Особый интерес представляла система помощи help (подсказок), имеющая контекстную структуру с возможностью копирования примеров из текста подсказок, что позволило освоить работу с языком программирования Qbasic практически самостоятельно.

Таким образом, основная цель курсовой работы по овладению основами программирования в среде Qbasic выполнена.

Список литературы

1. Могилев А.В. Информатика. - М., 1999. - 816 с.

2. Сафронов И.К. Бейсик в задачах и примерах. -- СПб.: BHV, 2001. - 215 с.

3. Семашко Г.Л. Программирование для всех. - М.: Наука, 1986. - 325 с.

4. Ставнистый Н.Н. Qbasic в математике. Решение задач с помощью компьютера. Ч1. - М.: СОЛОН-Р, 2001. - 143 с.

5. Федоренко Ю. Алгоритмы и программы на QBASIC. - СПб.: Питер, 2002. - 287 с.

6. Хомоненко А.Д. Основы современных компьютерных технологий. - СПб.: КОРОНА принт, 1998. - 448 с.

7. Чернов Б.И. Программирование на алгоритмических языках Бейсик, Фортран, Паскаль. - М.: Просвещение, 1991. - 192 с.