Raptor軟件使用說(shuō)明課件

RAPTOR程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)《可視化計(jì)算》2021/8/231可修改學(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？2021/8/232為什么要學(xué)習(xí)RAPTOR？RAPTOR（theRapidAlgorithmicPrototypingToolforOrderedReasoning--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2021/8/233使用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(hù)編寫(xiě)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(hù)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”2021/8/234RAPTOR基本程序環(huán)境基本界面基本符號(hào)變量顯示區(qū)“Main”的初始狀態(tài)調(diào)速滑塊程序輸出區(qū)域2021/8/235四種基本符號(hào)/語(yǔ)句目的符號(hào)名稱(chēng)說(shuō)明輸入輸入語(yǔ)句輸入數(shù)據(jù)給一個(gè)變量處理賦值語(yǔ)句使用各類(lèi)運(yùn)算來(lái)更改的變量的值處理過(guò)程調(diào)用執(zhí)行一組在命名過(guò)程中定義的指令輸出輸出語(yǔ)句顯示變量的值。2021/8/236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(xiàn)組成2021/8/237變量賦值過(guò)程說(shuō)明X的值程序當(dāng)程序開(kāi)始時(shí)，沒(méi)有任何變量存在未定義第一個(gè)賦值語(yǔ)句，X←32，分配數(shù)據(jù)值32給變量X32下一個(gè)賦值語(yǔ)句，X←X+1，檢索到當(dāng)前X的值為32，給它加1，并把結(jié)果33給變量X33下一個(gè)賦值語(yǔ)句，X←X*2，檢索到X當(dāng)前值為33，乘以2，并把結(jié)果66給變量X662021/8/238RAPTOR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賦值變量的類(lèi)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2021/8/239RAPTOR數(shù)據(jù)類(lèi)型數(shù)值（Number）：

如12，567，-4，3.1415，0.000371字符串（String）：如“Hello，howareyou?”，“JamesBond”，“Thevalueofxis：

”注意：本系統(tǒng)不能使用漢字字符！2021/8/2310變量報(bào)錯(cuò)的原因未定義引用2021/8/2311變量報(bào)錯(cuò)的原因拼寫(xiě)錯(cuò)2021/8/2312不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)不可比較2021/8/2313RAPTOR常量RAPTOR定義了四個(gè)常量（Constant）下列四個(gè)符號(hào)取值為固定值，不可更改，只能引用pi（圓周率）定義為3.1416e（自然對(duì)數(shù)的底）定義為2.7183true/yes(布爾值:真)定義為1false/no(布爾值：假)定義為02021/8/2314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)。2021/8/2315輸入(Input)語(yǔ)句輸入語(yǔ)句的編輯（Edit）對(duì)話(huà)框提示部分變量部分2021/8/2316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(huà)框2021/8/2317輸出語(yǔ)句執(zhí)行輸出語(yǔ)句將在主控（MasterConsole）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"TheNumberIs:"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。Endcurrentline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。2021/8/2318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。2021/8/2319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2021/8/2320賦值語(yǔ)句（顯示）流程圖中的賦值語(yǔ)句2021/8/2321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，考慮下面的兩個(gè)例子：

（1）x←(3+9)/3 （2）x←3+(9/3)2021/8/2322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）2021/8/2323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

2021/8/2324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2021/8/2325表達(dá)式計(jì)算的“優(yōu)先順序”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。2021/8/2326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2021/8/2327一個(gè)帶注釋的算法注釋的四種類(lèi)型：1.編程標(biāo)題2.分節(jié)描述3.邏輯描述4.變量說(shuō)明2021/8/2328選擇控制可能性

1可能性2Statement1Statement2aStatement3Statement1Statement2bStatement3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2021/8/2329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(chēng)為“if-then”結(jié)構(gòu)2021/8/2330決策表達(dá)式?jīng)Q策表達(dá)式（DecisionExpressions）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(lèi)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2021/8/2331決策表達(dá)式中的運(yùn)算符說(shuō)明運(yùn)算說(shuō)明例=等于3=4結(jié)果為

No(false)!=/=不等于3!=4結(jié)果為Yes(true)3/=4結(jié)果為

Yes(true)<小于3<4結(jié)果為Yes(true)<=小于或等于3<=4結(jié)果為Yes(true)>大于3>4結(jié)果為No(false)>=大于或等于3>=4結(jié)果為No(false)and與(3<4)and(10<20)結(jié)果為Yes(true)or或(3<4)or(10>20)結(jié)果為Yes(true) not非not(3<4)結(jié)果為No(false)2021/8/2332級(jí)聯(lián)(嵌套)選擇控制在選擇結(jié)構(gòu)里面插入選擇結(jié)構(gòu)2021/8/2333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)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(chēng)為“While-do”結(jié)構(gòu)2021/8/2334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）2021/8/2335刪除圖的Statement2Statement1為前置條件Statement3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2021/8/2336中序測(cè)試Statement2是主循環(huán)體之一而測(cè)試條件也是在Statement2中產(chǎn)生Statement3是主循環(huán)體之二2021/8/2337后續(xù)測(cè)試刪除和Statement3Statement2是主循環(huán)體而測(cè)試條件也是在Statement2中產(chǎn)生；2021/8/2338輸入驗(yàn)證循環(huán)之一中序測(cè)試2021/8/2339輸入驗(yàn)證循環(huán)之二2021/8/2340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(xiě)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2021/8/2341典型的循環(huán)錯(cuò)誤2021/8/2342計(jì)數(shù)控制循環(huán)之一前序測(cè)試2021/8/2343計(jì)數(shù)控制循環(huán)之二后序測(cè)試2021/8/2344RAPTOR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)題抽象化是解決問(wèn)題的關(guān)鍵要素之一一項(xiàng)研究成果表明，人類(lèi)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（bigissues）”2021/8/2345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。2021/8/23462021/8/2347可修改創(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)2021/8/2348子程序定義子程序定義界面上的接口參數(shù)稱(chēng)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2021/8/2349一個(gè)設(shè)計(jì)完成的子程序2021/8/2350過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句(編輯)編輯對(duì)話(huà)框注意已有過(guò)程提示2021/8/2351過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句（顯示）注意，內(nèi)置過(guò)程，子圖，子程序的調(diào)用使用同樣的語(yǔ)句，但子圖沒(méi)有參數(shù)；內(nèi)置過(guò)程或子程序需要參數(shù)2021/8/2352子程序的調(diào)用如要調(diào)用子程序，可以通過(guò)調(diào)用語(yǔ)句并給子程序的接口賦予“實(shí)際參數(shù)”進(jìn)行實(shí)際參數(shù)的名與形式參數(shù)的可以不同實(shí)際參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型則必須與形式參數(shù)的相同2021/8/2353實(shí)參形參2021/8/2354Endofch1-12021/8/23551、只要朝著一個(gè)方向奮斗，一切都會(huì)變得得心應(yīng)手。20.6.166.16.202010:0010:00:23Jun-2010:00

2、心不清則無(wú)以見(jiàn)道，志不確則無(wú)以定功。二〇二〇年六月十六日2020年6月16日星期二

3、有勇氣承擔(dān)命運(yùn)這才是英雄好漢。10:006.16.202010:006.16.202010:0010:00:236.16.202010:006.16.2020

4、與肝膽人共事，無(wú)字句處讀書(shū)。6.16.20206.16.202010:0010:0010:00:2310:00:23

5、閱讀使人充實(shí)，會(huì)談使人敏捷，寫(xiě)作使人精確。Tuesday,June16,2020June20Tuesday,June16,20206/16/2020

6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無(wú)力。10時(shí)0分10時(shí)0分16-Jun-206.16.2020

7、自知之明是最難得的知識(shí)。20.6.1620.6.1620.6.16。2020年6月16日星期二二〇二〇年六月十六日

8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。10:0010:00:236.16.2020Tuesday,June16,20202021/8/2356可修改1、只要朝著一個(gè)方向奮斗，一切都會(huì)變得得心應(yīng)手。20.6.166.16.202010:0010:00:23Jun-2010:00

2、心不清則無(wú)以見(jiàn)道，志不確則無(wú)以定功。二〇二〇年六月十六日2020年6月16日星期二

3、有勇氣承擔(dān)命運(yùn)這才是英雄好漢。10:006.16.202010:006.16.202010:0010:00:236.16.202010:006.16.2020

4、與肝膽人共事，無(wú)字句處讀書(shū)。6.16.20206.16.202010:0010:0010:00:2310:00:23

5、閱讀使人充實(shí)，會(huì)談使人敏捷，寫(xiě)作使人精確。Tuesday,June16,2020June20Tuesday,June16,20206/16/2020

6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無(wú)力。10時(shí)0分10時(shí)0分16-Jun-206.16.2020

7、自知之明是最難得的知識(shí)。20.6.162