Название: Информатика - Алгоритмы и программы (Н.В. Усольцев)

Жанр: Информатика

Просмотров: 994


Аннотация

Министерство образования Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

ИНФОРМАТИКА

Алгоритмы и программы

вычислительных задач микроэлектроники

Часть 2

 

Методическое руководство к лабораторным работам

по дисциплине «Информатика», часть 3,

для студентов II курса факультета РЭФ

направления 550700 «Электроника и микроэлектроника»

специализаций «Физическая электроника»

и «Микроэлектроника и твердотельная электроника»

 

НОВОСИБИРСК

2003

 

Составитель  Н.В. Усольцев

 

Рецензент      Е.А. Макаров, канд. физ.-мат. наук, доц.

 

Работа подготовлена на кафедре

Полупроводниковых приборов и микроэлектроники

 

©  Новосибирский государственный

технический университет, 2003

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

                                                                                                                                             стр.

Введение

Лабораторная работа № 7. Работа с комплексными величинами

Лабораторная работа № 8. Аппроксимация табличных функций

методом наименьших квадратов

Лабораторная работа № 9. Интерполяция табличных функций

Лабораторная работа № 10. Численное дифференцирование

и интегрирование

Лабораторная работа № 11. Статистическая обработка данных

Лабораторная работа № 12. Поиск минимума/максимума

функциональных зависимостей

Список литературы

Приложение 1. Обоснование алгоритма расчета коэффициентов

кубического сплайна

Приложение 2. Работа с программой графической обработки данных

Origin

 

 

Введение

 

Методическое руководство является продолжением первой части, изданной под таким же названием, и включает описание следующих шести из двенадцати лабораторных работ по третьей части дисциплины «Информатика».

В этих работах изучаются алгоритмы и программы для работы с комплексными величинами, для решения задач интерполяции и среднеквадратичного приближения, для численного дифференцирования и интегрирования, статистической обработки данных и для поиска минимума (максимума) функциональных зависимостей. Выполняющий лабораторные работы должен освоить теоретические основы изучаемых методов и научиться пользоваться готовыми модулями, предназначенными для этих целей.

Как и в первой части, используется самодельная библиотека готовых модулей на языке С++, которая реализует классические варианты численных методов. Тексты программ по сравнению с профессиональными численными библиотеками отличаются простотой и доступностью для анализа. В них, по возможности, реализован принцип «как в книге», что позволяет легко понимать их при первоначальном изучении.

Отдельные функции библиотеки объединены в программные модули. В шести представленных лабораторных работах используются следующие новые модули:

Aproxy – для среднеквадратичной аппроксимации табличных данных;

Polynon – для решения задач интерполяции полиномами;

Spline – для выполнения сплайн-интерполяции;

Integral и Simpson – для вычисления определенных интегралов.

Кроме того, используются модули, употреблявшиеся в первых шести лабораторных работах, в том числе особенно часто:

DataFile – для работы с файлами данных научно-технических расчетов;

Root – для решения нелинейных уравнений и их систем.

Каждый модуль содержит несколько функций, предназначенных для конкретных целей, например, для определения коэффициентов интерполирующего полинома. При разработке функций было реализовано, насколько это получилось возможным, концептуальное и стилевое единство. Большинство функций имеет возможность демонстрации хода расчетов, что очень полезно при изучении методов и алгоритмов.

Предлагаемые функции не используют концепции объектно-ориентированного программирования (это предполагается на следующем этапе изучения информатики). Поэтому их тексты легко воспринимаются при наличии багажа знаний в рамках школьного курса информатики на базе языка Паскаль.

При подготовке к лабораторной работе следует предварительно изучить теоретический материал по рекомендованной литературе, полный список которой приведен в конце руководства. После описания каждой  лабораторной работы указываются конкретно рекомендуемые к ней источники. Кроме того, настоятельно советуем использовать достаточно полные описания отдельных модулей библиотеки, которые существуют в электронном виде и содержат как теоретические основы алгоритмов отдельных функций, так и подробное описание их программных реализаций.

Следует иметь в виду, что все программные средства непрерывно модифицируются и совершенствуются, поэтому в данном руководстве приводятся только их общие, относительно постоянные элементы. Например, заголовки функций и пояснения входных и выходных параметров. Этого вполне достаточно для предварительной подготовки к их использованию. Полные листинги следует получать в электронном виде в самых последних вариантах.

В конце руководства приводятся два приложения, одно из которых содержит подробное описание алгоритма расчета коэффициентов кубического сплайна, а другое описывает работы с программой построения графиков Origin.