Raptor使用.ppt

1、RAPTOR程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),可視化計(jì)算,1,學(xué)習(xí)目標(biāo),為什么學(xué)習(xí)RAPTOR系統(tǒng)？ RAPTOR程序設(shè)計(jì)環(huán)境有那些基本概念? 如何使用程序設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算問(wèn)題的求解？,2,為什么要學(xué)習(xí)RAPTOR？,RAPTOR（the Rapid Algorithmic Prototyping Tool for Ordered Reasoning-用于有序推理的快速算法原型工具），是一種基于流程圖仿真的可視化的程序設(shè)計(jì)環(huán)境，為程序和算法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課程的教學(xué)提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境 使用RAPTOR設(shè)計(jì)的程序和算法可以直接轉(zhuǎn)換成為C+、C#、Java等高級(jí)程序語(yǔ)言，這就為程序和算法的初學(xué)者鋪就了一條平緩、自然的學(xué)習(xí)階梯,3,使

2、用RAPTOR的理由,可以在最大限度地減少語(yǔ)法要求的情形下，幫助用戶編寫正確的程序指令 程序就是流程圖，可以逐個(gè)執(zhí)行圖形符號(hào)，以便幫助用戶跟蹤指令流執(zhí)行過(guò)程 容易掌握 用RAPTOR可以進(jìn)行算法設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，從而使初學(xué)者有可能理解和真正掌握“計(jì)算思維”,4,RAPTOR基本程序環(huán)境,基本界面,5,四種基本符號(hào)/語(yǔ)句,6,變量,變量（variable）表示的是計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的位置，用于保存數(shù)據(jù)值 在任何時(shí)候，一個(gè)變量只能容納一個(gè)值 在程序執(zhí)行過(guò)程中，變量的值可以改變 命名：以字母開(kāi)頭，由字母、數(shù)字、下劃線組成,7,變量賦值過(guò)程,8,RAPTOR變量值的設(shè)置,基本原則： 任何變量在被引用前必須存在并被

3、賦值 變量的類型由最初的賦值語(yǔ)句所給的數(shù)據(jù)決定 設(shè)置方法 通過(guò)輸入語(yǔ)句賦值 通過(guò)賦值語(yǔ)句的中的公式運(yùn)算后賦值 通過(guò)調(diào)用過(guò)程的返回值賦值,9,RAPTOR數(shù)據(jù)類型,數(shù)值（Number）： 如12，567，-4，3.1415，0.000371 字符串 （String）： 如“Hello， how are you?”， “James Bond”， “The value of x is： ” 注意：本系統(tǒng)不能使用漢字字符！,10,變量報(bào)錯(cuò)的原因,未定義引用,11,變量報(bào)錯(cuò)的原因,拼寫錯(cuò),12,不同類型的數(shù)據(jù)不可比較,13,RAPTOR常量,RAPTOR定義了四個(gè)常量（Constant） 下列四個(gè)符號(hào)取

4、值為固定值，不可更改，只能引用 pi（圓周率） 定義為 3.1416 e （自然對(duì)數(shù)的底）定義為 2.7183 true /yes(布爾值: 真) 定義為 1 false/no(布爾值：假) 定義為 0,14,給程序增加語(yǔ)句符號(hào),在“start”和“End”之間的箭頭上點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵，在快捷菜單可以添加語(yǔ)句符號(hào)。,15,輸入(Input)語(yǔ)句,輸入語(yǔ)句的編輯（Edit）對(duì)話框 提示部分 變量部分,16,輸入(Input)語(yǔ)句,輸入語(yǔ)句在流程圖中顯示的狀態(tài) 運(yùn)行時(shí)對(duì)話框,17,輸出語(yǔ)句,執(zhí)行輸出語(yǔ)句將在主控（Master Console）窗口顯示輸出結(jié)果 輸出的結(jié)果可以使用或不使用換行操作 其中Th

5、e Number Is:是輸出語(yǔ)句的提示部分，為文本型數(shù)據(jù)兩端加雙引號(hào)，+ 表示連接后面的內(nèi)容，n 兩端無(wú)雙引號(hào)表示它是一個(gè)變量。End current line 選中表示下一個(gè)輸出語(yǔ)句將另起一行。注意：提示部分文字只能用英文，不支持漢字。,18,輸出語(yǔ)句,運(yùn)行程序，點(diǎn)擊工具欄的 在輸入框輸入數(shù)字：5 輸出結(jié)果出現(xiàn)在主控窗口。,19,賦值語(yǔ)句（編輯）,在輸入語(yǔ)句和輸出語(yǔ)句之間插入賦值符號(hào)，雙擊 Set部分為接受賦值的變量或 To部分為表達(dá)式,20,賦值語(yǔ)句（顯示）,流程圖中的賦值語(yǔ)句,21,表達(dá)式,可以是任何計(jì)算單個(gè)值的簡(jiǎn)單或復(fù)雜公式 是值（無(wú)論是常量或變量）和運(yùn)算符的組合。 例如，考慮下面的

6、兩個(gè)例子：（1）x (3+9)/3（2）x 3+(9/3),22,內(nèi)置運(yùn)算符和函數(shù),數(shù)學(xué)運(yùn)算: +，-，*，/，*（加、減、乘、除、乘方） rem， mod（求余），sqrt（開(kāi)平方） log， abs， （對(duì)數(shù)，絕對(duì)值） ceiling， floor （向下取整，向上取整）,23,內(nèi)置運(yùn)算符和函數(shù),三角函數(shù): sin，cos，tan；正弦 ，余弦 ，正切 cot，arcsin，arccos；余切 ，反正弦 ，反余弦 arctan， arccot；反正切 ，反余切,24,內(nèi)置運(yùn)算符和函數(shù),random，偽隨機(jī)數(shù) Length_of 求數(shù)組元素個(gè)數(shù)，求字符串長(zhǎng)度,25,表達(dá)式計(jì)算的“優(yōu)先順序”,

7、1.計(jì)算所有函數(shù)的值； 2.計(jì)算括號(hào)中表達(dá)式； 3.計(jì)算乘冪(，*)； 4.從左到右，計(jì)算乘法和除法，最后從左到右，計(jì)算加法和減法。,26,注釋,注釋本身對(duì)計(jì)算機(jī)毫無(wú)意義，并不會(huì)被執(zhí)行。注釋的目的是增強(qiáng)程序的可讀性，幫助他人理解你所設(shè)計(jì)的程序或算法,27,一個(gè)帶注釋的算法,注釋的四種類型： 1.編程標(biāo)題 2.分節(jié)描述 3.邏輯描述 4.變量說(shuō)明,28,選擇控制,29,當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，如果決策的結(jié)果是“Yes”（True），則執(zhí)行左側(cè)分支 如果結(jié)果是“No”（False），則執(zhí)行右側(cè)分支,選擇控制,注意選擇控制語(yǔ)句的兩個(gè)路徑之一可能是空的，或包含多條語(yǔ)句 選擇控制結(jié)構(gòu)在英語(yǔ)環(huán)境中被稱為“if-th

8、en”結(jié)構(gòu),30,決策表達(dá)式,決策表達(dá)式（Decision Expressions）是一組值（常量或變量）和關(guān)系運(yùn)算符的結(jié)合, 期望得到Y(jié)ES/NO這樣的結(jié)果 關(guān)系運(yùn)算符（=、 / =、 、 =），必須針對(duì)兩個(gè)相同的數(shù)據(jù)類型值比較 例如，3 = 4或Wayne = Sam是有效的比較，但3 = Mike則是無(wú)效的,31,決策表達(dá)式中的運(yùn)算符說(shuō)明,32,級(jí)聯(lián)(嵌套)選擇控制,33,在選擇結(jié)構(gòu)里面插入選擇結(jié)構(gòu),循環(huán)控制,循環(huán)（loop）控制語(yǔ)句允許重復(fù)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)語(yǔ)句，直到某些條件變?yōu)檎嬷担═rue） 菱形符號(hào)中的表達(dá)式結(jié)果為“No”，則執(zhí)行“No”的分支，這將導(dǎo)致循環(huán)語(yǔ)句和重復(fù) 要重復(fù)執(zhí)行的語(yǔ)

9、句可以放在菱形符號(hào)上方或下方 循環(huán)控制結(jié)構(gòu)在英語(yǔ)環(huán)境中被稱為“While-do”結(jié)構(gòu),34,循環(huán)測(cè)試,在循環(huán)語(yǔ)句中，究竟是先計(jì)算后測(cè)試，還是先測(cè)試后計(jì)算，或者在計(jì)算的過(guò)程中間進(jìn)行測(cè)試？ 前序測(cè)試（Pre-test） 后續(xù)測(cè)試（Post-test） 中序測(cè)試（Intermediate-test）,35,刪除圖的Statement 2 Statement1為前置條件 Statement 3是主循環(huán)體 如果進(jìn)入了Statement3，測(cè)試條件也必須由這一部分進(jìn)行修改；,前序測(cè)試,36,中序測(cè)試,Statement2是主循環(huán)體之一 而測(cè)試條件也是在Statement 2中產(chǎn)生 Statement3是主

10、循環(huán)體之二,37,后續(xù)測(cè)試,刪除和Statement3 Statement2是主循環(huán)體 而測(cè)試條件也是在Statement 2中產(chǎn)生；,38,輸入驗(yàn)證循環(huán)之一,39,中序測(cè)試,輸入驗(yàn)證循環(huán)之二,40,計(jì)數(shù)循環(huán),循環(huán)按特定的次數(shù)，來(lái)執(zhí)行某個(gè)代碼塊 一個(gè)著名的縮寫 I.T.E.M (Initialize， Test， Execute， Modify，初始化，測(cè)試，執(zhí)行，和修改)表示可以用來(lái)檢查一個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)器變量使用是否正確的基本過(guò)程,41,典型的循環(huán)錯(cuò)誤,42,計(jì)數(shù)控制循環(huán)之一,43,前序測(cè)試,計(jì)數(shù)控制循環(huán)之二,44,后序測(cè)試,RAPTOR子程序與子圖定義與調(diào)用,在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，將實(shí)際問(wèn)題抽象化是

11、解決問(wèn)題的關(guān)鍵要素之一 一項(xiàng)研究成果表明，人類的大腦平均只能同時(shí)積極關(guān)注約4件事情，大大少于以往研究所得的7件事情的結(jié)論 為了解決復(fù)雜的問(wèn)題，必須能夠研究問(wèn)題的“主要方面（big issues）”,45,組合數(shù)求解,很容易看到，求組合數(shù)需要多次求階乘，這會(huì)造成許多重復(fù)的代碼，現(xiàn)在將求階乘代碼獨(dú)立出主程序，定義為一個(gè)子程序，在主程序運(yùn)行時(shí)，需要計(jì)算某數(shù)的階乘時(shí)就調(diào)用子程序，從而簡(jiǎn)化整個(gè)軟件的組成，使結(jié)構(gòu)更清晰。,46,47,創(chuàng)建RAPTOR子程序,子程序如同一個(gè)加工廠，輸入原材料，然后按設(shè)計(jì)要求處理原材料，輸出產(chǎn)成品 子程序的原材料就是一些變量,例如（in:char）,為統(tǒng)計(jì)子程序輸入測(cè)試樣本 子程序的產(chǎn)成品也是變量，例如（out: count）,向調(diào)用它的程序返回統(tǒng)計(jì)結(jié)果 其中，in, out表示子程序的輸入輸出參數(shù),48,子程序定義,子程序定義界面上的接口參數(shù)稱為“形式參數(shù)” RAPTOR的子程序參數(shù)不得超過(guò)6個(gè) 子程序參數(shù)可以是單個(gè)變量，也可以是數(shù)組,49,一個(gè)設(shè)計(jì)完成的子程序,50,過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句(編輯),編輯對(duì)話