Презентация на тему "Программирование в MathCad"

Программирование в MathCad

• MathCAD – это система, ориентированная на пользователя, который не обязан знать абсолютно ничего о программировании. Создатели MathCAD изначально поставили перед собой такую задачу, чтобы дать возможность профессионалам – математикам, физикам и инженерам самостоятельно проводить сложные расчеты, не обращаясь за помощью к программистам.

• Встроенный язык программирования MathCAD позволяет решать самые различные, в том числе и довольно сложные, задачи и является серьезным подспорьем для расчетов.

Основы программирования в MathCAD

• Для вставки программного кода в документы MathCAD имеется специальная панель инструментов.

• Операторы программирования могут быть введены только с этой панели, но никак не с клавиатуры (можно еще их вводить с помощью сочетаний клавиш, которые приведены в тексте всплывающей подсказки).

• Создание программного блока начинается с команды Add Line . Нажатие этой клавиши приведет к тому, что в рабочей области документа появится вертикальная черта, а справа от нее – два пустые поля ввода  .

• Вертикальная черта означает, что строки, находящиеся справа от нее, образуют линейную программную последовательность операций.

• Пример.

• Для  определения функции  это будет выглядеть следующим образом:

• Внутри программы можно использовать  глобальные  переменные документа, но  изменить  их значение внутри программы никак  нельзя . Можно создать в программе другие переменные, доступ к которым может осуществляться только из самой программы. Эти переменные называются  локальными переменными. Локальные переменные «не видны» извне. Локальная переменная создается с помощью знака локального присвоения    с панели Programming.

• Последняя строка любой программы не должна содержать никаких управляющих операторов. Эта строка задает значение, возвращаемое программой. В качестве этого значения может быть  скаляр (число или переменная), вектор или матрица . Таким образом, последняя строка программы может содержать имя локальной переменной либо некоторое математическое выражение, куда входят как локальные, так и глобальные переменные, либо вектор или матрицу.

• Вставить строку программного кода в уже созданную программу можно в любой момент с помощью той же самой кнопки Add Line. Для этого следует поместить на нужное место внутри программы линии ввода.

Условные конструкции в MathCAD

• Для проверки условий в программах MathCAD служит оператор if  . В  поле ввода справа  нужно ввести условие. Для ввода условий служит панель Boolean. На этой панели есть кнопки, предназначенные для проверки условий     , а также кнопки, предназначенные для вставки логических операций 

• Если для условия «истинно» необходимо выполнение нескольких строк программы, надо воспользоваться кнопкой  Add Line .

• Если  невыполнение  условия должно привести к выполнению какого-либо иного программного кода, можно в строке, следующей за оператором if, вставить оператор otherwise. 

• Пример.

Циклические конструкции в MathCAD

• Для создания циклов в MathCAD предусмотрено два оператора for и while.
• Цикл for– цикл со счетчиком.
• В таких циклах создается некоторая переменная-счетчик, значение которой изменяется после каждого выполнения тела цикла. Выход из цикла происходит при достижении этой переменной заданного значения. Этот оператор вводится с панели Programming клавишей for   . В  поле ввода после слова for  следует указать имя переменной – счетчика. Это может быть любое имя, которое не использовалось ранее в программе. Внутри цикла можно использовать эту переменную в любых выражениях, нельзя только присваивать ей никакого значения.

• Пример . Заполнить вектор числами от x нач  до x кон  с шагом h. Затем определить сумму элементов этого вектора и найти их среднее арифметическое значение.

• Цикл while  – цикл, который выполняется до тех пор, пока выполняется определенное условие.
•   В  поле ввода справа  от слова while следует ввести условие. Это условие строится по тем же правилам, что и в операторе if. Оно будет проверяться после каждого выполнения тела цикла и в тот момент, когда условие перестанет выполняться, повторение тела цикла прекратится. В  поле ввода ниже  слова while следует ввести тело цикла (напомним, что для ввода нескольких строк в теле цикла надо воспользоваться кнопкой Add Line).

• Пример 1. Вычислить сумму    с точностью е .

• Пример 2. Найти первый элемент, превышающий определенный порог.

Операторы break и continue

• Иногда возникает необходимость повлиять на выполнение цикла некоторым образом, например, прервать его выполнение по какому-либо условию или выполнять некоторые итерации не так, как другие. Для этого и служат операторы break и continue.
• Оператор break , если он расположен внутри цикла, означает немедленное прекращение выполнения текущей итерации и выход из цикла. Если есть необходимость прекратить выполнение цикла по какому-либо условию, то следует использовать конструкцию следующего вида  break if (условие).

• Пример . Выделить из массива все элементы от начала и до первого вхождения в него заданного числа.

• Оператор continue  используется для того, чтобы немедленно перейти в начало цикла и начать следующую итерацию. Этот оператор также обычно используется в составе конструкции вида  continue if (условие).  Оператор continue используется в случаях, когда необходимо чтобы некоторые вычисления производились для одних итераций и не производились для других.

• Пример . Требуется заполнить элементы квадратной матрицы в шахматном порядке.

Оператор return (возврат значения)

• Результат выполнения программного модуля помещается, как правило, в последней его строке. Но можно прервать выполнение программы в любой ее точке (например, с помощью условного оператора) и выдать некоторое значение, применив оператор return. В этом случае при выполнении указанного условия значение, введенное в поле ввода после return, возвращается в качестве результата, и никакой другой код больше не выполняется. Вставляется в программу оператор return с помощью одноименной кнопки панели Programming. 

• Пример .

Обработка ошибок

• Система MathCAD предоставляет пользователю некоторый контроль над ошибками, которые могут возникнуть при вычислении выражений или при выполнении программ. Для этой цели служит оператор on error, который можно вставить с помощью одноименной кнопки панели Programming. В  поле ввода справа  следует ввести выражение или программу, которые необходимо вычислить (известно, что это выражение может содержать ошибку при определенных значениях входных параметров). В  поле ввода слева  следует ввести выражение, которое будет выполнено вместо правого выражения, если при выполнении последнего возникнет ошибка. 

• Пример . Если аргументу функции присвоено нулевое значение, то в программе возникает ошибка – деление на нуль. Но за счет оператора on error сообщение не выводится, а функции в этой точке присваивается значение, указанное слева от оператора on error – значение машинной бесконечности.

• В поле ввода слева может быть введено текстовое выражение, сообщающее об ошибке.

• Иногда может возникнуть обратная ситуация, т.е. необходимо, чтобы при определенных условиях результатом выражения было сообщение об ошибке, хотя в действительности при этом не возникает ни одной стандартной ошибки MathCAD. Для таких случаев в MathCAD предусмотрена встроенная функция error. В качестве аргумента этой функции нужно в кавычках указать текст сообщения об ошибке, который должен быть выведен.

• Для того, чтобы иметь возможность нормально вводить текст на русском языке в аргумент функции error (а также во все другие функции со строками), следует изменить шрифт, который используется во встроенном стиле Constant. Для того чтобы этот стиль правильно отображал русские буквы, установите курсор на любом числе или строковом выражении в формульном блоке.

ВЫВОД

• Math CAD является главной математической системой для большинства пользователей. Ее отличает простота, удобный пользовательский интерфейс и тщательно продуманные, отобранные и ориентированные на нужды большинства пользователей математические возможности, а также отсутствие избыточных функций. Оставаясь по-прежнему мощной системой для численных расчетов, Math CAD позволяет выполнять и большинство символьных операций, т.е. стала полноценной системой компьютерной алгебры.