Урок 12. Программирование в Mathcad — циклы
Павел Демидов 12.06.2014 Уроки Mathcad 0
Во втором уроке по программированию в Mathcad мы рассмотрим циклы – различные повторяющиеся вычисления. Помимо циклов мы рассмотрим, как можно находить ошибки в программах.
В этом уроке мы изучим три новые команды:
- for – для циклов for.
- while – для циклов while.
- return – как команду для отслеживания ошибок.
Остановка вычислений
Операции Mathcad, которые мы рассматривали ранее, достаточно безвредны – они не заставят Ваш компьютер «зависнуть». Но с циклами это не так. Поэтому для начала следует изучить команды в меню Вычисления –> Элементы управления:
Здесь находятся четыре кнопки:
- Автоматический расчет.
- Остановить все расчеты.
- Рассчитать.
- Отключить область.
Кнопка «Автоматический расчет» обычно включена. Она отключается при нажатии на кнопку «Остановить все расчеты».
На рисунке ниже видно, что область серая – значит, она отключена:
Нажмите на нее, затем на кнопку «Отключить область». Тем самым Вы запустите расчет в области. Вычисление займет некоторое время:
Его можно прекратить, нажав на кнопку «Остановить все расчеты», затем отключив область и снова включив автоматический расчет.
Циклы
for
Циклы forприменяются, когда заранее известно число повторений вычислений. Программа ниже формирует вектор из n+1 элементов. Значения начинаются с нуля и имеют шаг 1.
Цикл forначинается со второй строки. Он включает в себя счетчик (здесь – i), который является локальной переменной-диапазоном. Эту строку можно прочитать как: «Для диапазона целых чисел от 0 до nвключительно сделать: …». Затем следуют выполняемые действия – в нашем случае это простое присваивание. Когда цикл завершается, программа выполняет действия на следующей строке – здесь это оператор return.
Составим программу.
Задайте имя программы-функции, вставьте программную структуру (вертикальная линия) и определение цикла forиз меню Математика –> Операторы и символы –> Программирование или с помощью сочетания клавиш [Ctrl+Shift+”]:
Определите имя переменной-счетчика:
Определите диапазон счетчика:
Введите команды тела цикла и оператор return:
Проверим программу:
Как видно, использование дробных или отрицательных чисел – не лучшая идея. Вы можете изменить точку начала, но этого лучше избегать:
Видите нули, которые появились в начале вектора? Причиной появления этих нулей является то, что если не определить некоторые элементы вектора, то им автоматически присвоится значение 0:
Циклы
while
На рисунке ниже – простейший цикл while, который делает то же самое, что и предыдущий цикл for:
До цикла необходимо создать строку, содержащую определение начального значения счетчика.
Следующую строку можно прочитать как «Выполнять цикл, пока соблюдается условие i?n». После определения элемента вектора нужно задать команду на увеличение переменной-счетчика, так как в цикле while это не происходит автоматически.
Другой, более «реалистичный», пример цикла while вычисляет экспоненту отрицательного числа, используя разложения в ряд:
Суммирование будем производить с помощью цикла while. Будем проверять, насколько изменяется общая сумма S при каждом увеличении k. Если абсолютное значение этого изменения достаточно мало, цикл завершится. Чтобы начать цикл, необходимо определить первые два элемента вектора:
Кроме того, мы определили начальное значение суммы S и счетчика k. Дальнейшие вычисления производятся в цикле:
Проверка:
С положительными числами программа работает хорошо, но для работы с отрицательными она не предназначена.
Отладка
Одна из простых технологий отладки программ – вывод промежуточных результатов вычислений и их сравнение с тем, какие значения должны быть.
Пример на цикле while:
Число элементов вектора верное, но второй элемент неправильный. Похоже, что последние элементы нашего вектора получили правильный индекс, а второй элемент (с индексом 1) – нет. Мы можем проверить, какой индекс получил второй элемент, вставив «return
Вероятно, Вы уже поняли, что ошибка в первой строке. Замените 2 на 1, удалите дополнительную строку return, и Вы получите верный результат.
Можно получить выходное значение итерации цикла, отличной от первой. Для этого требуется применить оператор условия if. В программе ниже выводится элемент вектора после третьей итерации цикла:
После отладки всегда следует удалять дополнительные строки, которые Вы вводите, так как программа всегда прекращает работу после первого оператора return.
Подпрограммы
Примеры программ в этом уроке малы. Настоящие программы могут быть намного больше.
Ваша собственная программа
Когда Вы начинаете составлять свою собственную программу, может показаться, что Вы находитесь в замкнутом круге: чтобы начать, нужен опыт; чтобы получить опыт, нужно начать.
Начать необходимо, но не следует начинать с набора команд в Mathcad! Для начала следует подготовиться.
Прежде всего, нужно решить, что делает Ваша программа. Для больших, сложных программ это, как правило, нетривиальная задача. Какие выходные данные нужны, и какие входные для этого необходимы?
Возможно, самая сложная часть – это представление того, как будет получен желаемый результат. Будьте готовы потратить несколько листов бумаги. Нарисуйте различные структурные диаграммы и детализируйте их.
- Ввод (input)
- Действие (или определение)
- Вывод (output)
- Одиночное ответвление (if..elseили if..if)
- Многократное ответвление (if..if..if)
- Цикл for
- Цикл while
Решите, какие вспомогательные переменные (например, счетчики) необходимы, и какие имена Вы собираетесь им дать. Постарайтесь предусмотреть, где и что может пойти не так и как это можно проверить.
Только когда Вы поняли, что улучшить программу на бумаге больше нельзя, открывайте Mathcad. Остановите все вычисления, затем вводите код. Возможно, это самая простая часть написания программы.
После написания кода программы сохраните файл. Затем нажмите кнопку «Автоматический расчет», чтобы запустить вычисления. Будьте готовы увидеть неверный результат или ошибку – тогда программу придется отлаживать. Сохраняйте файл каждый раз, когда делаете большие изменения.
После запуска программы ее необходимо проверить.
Попробуйте обычные входные значения, а также такие значения, с которыми могут возникнуть проблемы. Программа может дать сообщение об ошибке для неверного входного или выходного значения. В завершение подумайте, как можно улучшить программу.
Резюме
- Отключайте вычисления при написании или редактировании программы (Вычисления –> Остановить все расчеты).
- Цикл for – повторяет вычисления определенное количество раз. Цикл forобязательно включает в себя счетчик и число повторений.
- Цикл while – выполняется, пока соблюдается определенное условие. Начальное значение счетчика следует задавать до цикла. В теле цикла изменение счетчика задается вручную.
- Программы почти всегда требуют отладки. Полезная команда для этого – return, с помощью которой можно вывести промежуточное значение.
- Важно подготовиться к написанию программы, например, составив структурную диаграмму до написания непосредственно кода.
About Павел Демидов
Выпускник МГТУ им.
Н.Э. Баумана, технический специалист по продуктам PTC Mathcad и Solid Edge.
View all posts by Павел Демидов →
Mathcad
Урок 11. Программирование в Mathcad
ArchiCAD 18 – присоединяйся к творчеству!
Mathcad для студента | Издательство БХВ
Ганичев Игорь Викторович
| Артикул | 759 |
| ISBN | 5-94157-596-3 |
| Количество страниц | 336 |
| Формат издания | 145 x 215 мм |
| Печать | Черно-белая |
| Серия | Для студента |
161 ₽
129 ₽
# Mathcad
- Описание
- Детали
- Отзывы (0)
Описание
Рассмотрены компьютерные технологии решения математических задач в популярной математической системе Mathcad.
Изложены основы алгоритмизации, аналитические и численные методы решения математических и прикладных задач с описанием их достоинств и недостатков, комплексные задачи компьютерной алгебры. Приводятся примеры на каждый из методов и варианты задач для индивидуального обучения.
Для студентов, аспирантов, преподавателей технических вузов и специалистов, применяющих математические вычисления в профессиональной деятельности…
Детали
| Артикул | 759 |
|---|---|
| ISBN | 5-94157-596-3 |
| Количество страниц | 336 |
| Серия | Для студента |
| Переплет | Мягкая обложка |
| Печать | Черно-белая |
| Год | 2006 |
| Габариты, мм | 215 × 145 × 16 |
| Вес, кг | 0.326 |
- ✓ Новинки на 2 недели раньше магазинов
- ✓ Цены от издательства ниже до 30%
- ✓ Акции и скидки только для подписчиков
- ✓ Важные новости БХВ
ПОЛЕЗНАЯ РАССЫЛКА КНИЖНЫХ НОВОСТЕЙ
Подписываясь на рассылку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и обработкой своих персональных данных.
Рекомендуем также
- Ивановский Ростислав Игоревич
Нет в наличии
Теория вероятностей и математическая статистика. Основы, прикладные аспекты с примерами и задачами в среде Mathcad
535 ₽ - Кирьянов Дмитрий Викторович
Mathcad 15/Mathcad Prime 1.0 (+Видеокурс)
419 ₽
335 ₽ - Очков Валерий Федорович
Mathcad 14 для студентов и инженеров: русская версия
385 ₽
308 ₽ - Очков Валерий Федорович
Нет в наличии
Теплотехнические этюды с Excel, Mathcad и Интернет
464 ₽ - Очков Валерий Федорович
Mathcad 14 для студентов, инженеров и конструкторов
371 ₽
297 ₽
Essential Mathcad for Engineering, Science, and Math ISE
Select country/regionUnited States of AmericaUnited KingdomAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCanary IslandsCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech РеспубликаДемократическая Республика КонгоДанияДжибутиДоминикаДоминиканская РеспубликаЭквадорЕгипетСальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские (Мальвинские) островаФарерские островаФедеративные Штаты МикронезияФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибра ltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaoLatviaLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarRéunionRomaniaRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Martin (French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaS outh AfricaSouth Georgia and the South Sandwich IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUruguayUS Virgin IslandsUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe
Варианты покупки недоступны.
Бесплатная доставка по всему миру
Нет минимального заказа
Описание
Используя значительный опыт автора в применении Mathcad для решения инженерных задач, Essential Mathcad представляет наиболее мощные функции и возможности программного обеспечения и учит, как применять их для создания комплексных расчеты по любому количественному предмету. Простой пошаговый подход делает эту книгу идеальным учебником по Mathcad для профессиональных инженеров, а также для студентов, изучающих инженерное дело, естественные науки и математику. Примеры из различных областей демонстрируют мощь и полезность инструментов Mathcad, а также демонстрируют, как можно эффективно использовать другое программное обеспечение, такое как электронные таблицы Excel.
Основные характеристики
- Множество других прикладных примеров и упражнений из различных инженерных, научных и математических областей
- Новое: более подробное обсуждение дифференциальных уравнений, построение трехмерных графиков и построение кривых
- Пошаговое руководство Подход позволяет легко учиться как профессионалам, так и студентам
Читательская аудитория
Студенты инженерных, математических и естественных наук, использующие Mathcad в своей курсовой работе.
Инженеры и ученые, работающие в промышленности, которым нужны инструкции по использованию Mathcad.
Содержание
- Введение
Переменные
Создание и редактирование выражений Mathcad
Простые определяемые пользователем функции
Единицы измерения!
Настройки Mathcad
Настройка Mathcad
Шаблоны
Массивы, векторы и матрицы
Выбранные функции Mathcad
Построение графиков
Простое логическое программирование
Знакомство с символьными вычислениями
Решение инженерных уравнений
Расширенное программирование
Собираем все вместе
Сборка расчетов из стандартных таблиц расчетов
Импорт файлов из других программ в Mathcad
Взаимодействие с другими программами с использованием компонентов
Компонент Microsoft Excel
Вводы и выводы
Гиперссылки и оглавления
Заключение
Сведения о продукте
- 3 №
- Язык: английский
- Авторское право: © Academic Press 2009
- Опубликовано: 28 мая 2009 г.
- Выходные данные: Academic Press
- Мягкая обложка ISBN: 9780123748461
- 9 : 528
Об авторе
Брент Максфилд
Брент Максфилд — профессиональный инженер-строитель из Юты и профессиональный инженер-строитель из Калифорнии. Он с отличием окончил Университет имени Бригама Янга по специальности «строительство» и получил степень магистра инженерного менеджмента. Он активно участвует в профессиональных ассоциациях, работал в совете директоров Ассоциации инженеров-строителей штата Юта и в Структурном консультативном комитете Комиссии по единым строительным нормам штата Юта. Он активно использует Mathcad уже почти 20 лет. В Essential Mathcad Максфилд делится своим обширным опытом и знаниями в области Mathcad.
Партнеры и экспертиза
Профессиональный инженер, Солт -Лейк -Сити, UT, USA
Рейтинги и обзоры
Напишите обзор
Последние обзоры
(общая оценка для всех обзоров). Среда, 21 февраля 2018 г.
Знакомство с глубокими функциями
Полезно также для уже опытных пользователей
Mathcad Для студентов — Магазин Mathcad
Автор Анджела Кокс
Мы часто слышим о том, что Mathcad — мощное инженерно-математическое программное обеспечение, широко используемое в промышленности, но поскольку более 2000 колледжей и университетов по всему миру в настоящее время используют Mathcad, справедливо сказать, что образование — это еще одна область, в которой это программное обеспечение для расчетов превосходно.
Универсальность Mathcad особенно полезна в академической среде, где он используется для преподавания научных и технических предметов, таких как математика, физика, гидродинамика, инженерное дело, статистика и т.
д. Он может быть инструментом для учителей и преподавателей для предоставления информации, но в равной степени он может быть использован их учениками в процессе обучения.
Для студентов Mathcad — это мощное программное решение, которое позволяет им документировать и выполнять сложные вычисления, сохраняя при этом ту же естественную математическую нотацию, к которой они привыкли из своих учебников. Это означает, что нет необходимости изучать язык программирования или расшифровывать странные обозначения.
Некоторые функции Mathcad включают:
Векторные и матричные операции;
Более 7000 встроенных функций для статистики, анализа данных, обработки изображений, обработки сигналов и многого другого;
Поддержка системы единиц измерения и автоматического преобразования единиц измерения;
Решение систем уравнений, включая ОДУ;
Нахождение корня многочлена;
Символьные операции с математическими выражениями;
Параметрическая 2D- и 3D-графика;
Функции программирования для создания многострочных функций и итерационных вычислений;
Аппроксимация кривых и регрессионный анализ данных;
Импорт и экспорт в другие приложения и типы файлов, например Microsoft Excel.
Способность использовать MathCAD, если вы студент:
Домашние задания
Лабораторные работы
Документирование проектов
Представление вашей работы. Способность Mathcad комбинировать текст, математические данные, изображения, таблицы, графики и электронные таблицы Excel делает его идеальным инструментом для презентации вашей работы другим.
Создание статических или интерактивных веб-страниц для презентации и обмена своей работой с другими
В дополнение к этому, знание того, как использовать Mathcad, окажется ценным набором навыков, когда вы будете готовы присоединиться к рабочей силе, поскольку Mathcad является стандартным инструментом в области инженерии и науки.
Лицензии Mathcad Student стоят в разы дешевле лицензий Professional, но при этом предлагают такую же обширную функциональность, потому что мы знаем, что быть студентом может быть сложно с финансовой точки зрения.