Записи с меткой «выражения»

Циклы for и while

Циклы for и while
Зачастую необходимо циклическое повторение выполнения выражения заданное число раз или до тех пор, пока выполняется определенное условие. Maple 15 имеет обобщенную конструкцию цикла, которая задается следующим образом:
| for <name>| |from <exprl>| |to <expr3>| |by <expr2>| (while <expr4>| do Statement sequence> od;
Здесь name — имя управляющей переменной цикла, exprl, ехрr2 и ехрrЗ — выражения, задающие начальное значение, конечное значение и шаг изменения переменной name, ехрr4 — выражение, задающее условие, пока цикл (набор объектов между словами do и od) будет выполняться.
В ходе выполнения цикла управляющая переменная меняется от значения exprl до значения ехрr2 с шагом, заданным ехрrЗ. Если блок by <ехрr2> отсутствует, то управляющая переменная будет меняться с шагом +1 при ехргКехрг2. Это наглядно поясняет следующий пример:
> for i front 1 to 5 do printd) od;
1
2

4
5
В нем выводятся значения переменной i в ходе выполнения цикла. Нетрудно заметить, что она и впрямь меняется от значения 1 до значения 5 с шагом +1. Следующий пример показывает, что границы изменения управляющей переменной можно задать арифметическими выражениями:
> for i from 7/(2+5) to 2+3 do printd) od:
1
2
3
4
5
А еще один пример показывает задание цикла, у которого переменная цикла меняется от значения 1 до 10 с шагом 2:
> for i from 1 to 10 by 2 do printd) od: 1 3 5 7 9
8 этом случае выводятся нечетные числа от 1 до 9. Шаг может быть и отрицательным:
> for i from 9 to 1 by -2 do print(i) od:
9
7
5
3
1
Следует отметить, что если exprl>expr2 задать заведомо невыполнимое условие, например, ехрr1>ехрг2 и положительное значение шага, то цикл выполняться не будет. Цикл можно прервать с помощью дополнительного блока while <ехрr4>. Цикл с таким блоком выполняется до конца или до тех пор, пока условие ехрг4 истинно.
> for i from 1 to 10 by 2 while i<6 do print(i) od:
1
3
5
Таким образом, конструкция цикла в Maple-языке программирования вобрала в себя основные конструкции циклов for и while. Есть еще одна, более специфическая конструкция цикла:
|for <name>| |in <exprl>| |whi1e <expr2>| do statement sequence> od:
Здесь exprl задает список значений, которые будет принимать управляющая переменная name. далее…

Обработка строк

Обработка строк
Имеется ряд функций для работы со строками. Из них наиболее важны следующие:

  •  lenght(str) — возвращает число символов, содержащихся в строке str;
  •  substring(str,a. .b) — возвращает подстроку строки str от а-го символа до b-го;
  •  cat(strl,str2….) — возвращает строку, полученную объединением строк strl, str2,… (альтернатива — оператор конкатенации в виде точки .);
  •  SearchText(s.str) — производит поиск подстроки s в строке str и при его успехе возвращает номер позиции s в строке str (при отсутствии s в str функция возвращает 0).

Примеры применения этих функций (в виде продолжения ранее приведенных примеров) представлены ниже:

Эти функции дают достаточно средств для обработки данных строкового типа, которые можно применять не только для создания текстовых комментариев, но и для управления вычислительным процессом в программах.
Преобразование строки в математическое выражение
Часто возникает необходимость в интерактивном вводе математических выражений. Для ввода с запросом выражения используется функция readstat(promt), где promt — строка с текстовым комментарием. Пример ее применения дан ниже:

Альтернативой может стать ввод строкового выражения с последующим преобразованием его в математическое выражение с помощью функции parse:

Обратите внимание на то, что функция evaln не смогла вычислить строковое выражение `2+3` поскольку оно не является числовым типом данных. Однако функция parse преобразовала это выражение в числовое, что и привело к его вычислению.

Строки и комментарии

Строки и комментарии
Строковые данные
Строки как тип данных — это просто цепочки символов. Они обычно используются для создания текстовых комментариев. Строки должны каким-либо образом выделяться, чтобы Maple не отождествляла их с именами констант и переменных. Для этого строки-комментарии имеют внутренний разделительный признак, который устанавливается при их вводе (нажатием клавиши F5, которое приводит к исчезновению знака >).
В других случаях последовательность символов рассматривается как строка, если она заключена в обратные апострофы, то есть в знаки ‘. Два апострофа подряд формируют апостроф как знак символьной строки, например `abc«def ` дает строку abc`def. Любое математическое выражение может входить в строку, разумеется, оно при этом не выполняется:
> ‘2+2 не всегда "четыре"’; 
2+2 не всегда ‘четыре’
Неисполняемые программные комментарии
Часто возникает необходимость в задании программных комментариев. далее…

Комплексные числа

Комплексные числа
Maple 15, естественно, может работать с комплексными числами. Мнимая единица в комплексном числе (корень квадратный из -1) обозначается как I. Функции Re(x) и Im(x) возвращают действительную и мнимую части комплексных чисел. Примеры задания комплексного числа и вывода его действительной и мнимой частей представлены ниже:

Комплексные числа обычно представляют на так называемой комплексной плоскости, у точек которой координата х задает действительную часть комплексного числа, а у (мнимая ось) показывает мнимую часть такого числа. показано задание в виде радиус-векторов комплексного числа z = 4+3I, -z и комплексно-сопряженного числа 4-3I.
Окружность радиуса abs(z)=sqrt(a2 + b2) представляет абсолютное значение комплексного числа z=a+b*I. Она является геометрическим множеством комплексных чисел, образованных концом вращающегося радиус-вектора числа z вокруг его начала в точке (0, 0) комплексной плоскости. Позже мы рассмотрим ряд функций для работы с комплексными числами.
Контроль за числами
Числа могут служить объектами ввода, вывода и константами, входящими в математические выражения. Функция type(x, numeric) позволяет выяснить, является ли х числом. Если является, то она возвращает логическое значение true (истина), а если нет, то false (ложь). далее…

Последовательности выражений

Последовательности выражений
Maple 15 может работать не только с одиночными выражениями, но и с последовательностями выражений. Последовательность выражений — это ряд выражений, разделенных запятыми и завершенных фиксатором:

Для автоматического формирования последовательности выражений применим специальный оператор $, после которого можно указать число выражений или задать диапазон формирования выражений:

Для создания последовательностей выражений можно использовать также функцию seq:

 

Вывод выражений
При выполнении порой даже простых операций результаты получаются чрезвычайно громоздкими. Для повышения наглядности выражений Maple 15 выводит их с выделением общих частей выражений и с присваиванием им соответствующих меток. Метки представлены символами #N, где N — номер метки. Помимо меток при выводе результатов вычислений могут появляться и другие специальные объекты вывода, например корни RootOf, члены вида О(х"), учитывающие погрешность при разложении функций в ряд, и обозначения различных специальных функций, таких как интегральный синус, гамма-функция и др. Примеры такого вывода приведены ниже:

 

Часто встречаются также знаки ~ для отметки предполагаемых переменных, постоянные интегрирования и другие специальные обозначения. По мере упоминания в тексте таких объектов вывода они будут описаны.
Простые типы данных
Числа и числовые константы
Maple 15 работает с числами следующего типа: целыми (О, 1, 123, -456 и т. д.), рациональными в виде отношения целых чисел (7/9, -123/127 и т. д.), вещественными с мантиссой и порядком (1.23Е5, 123.4567Е-10). Признаком вещественного числа является десятичная точка (запятая). Примеры простых операций с числами приведены ниже:

Как видно из этих примеров, ввод и вывод чисел имеет следующие особенности:

  •  для отделения целой части мантиссы от дробной используется разделительная точка; 
  • нулевая мантисса не отображается (число начинается с разделительной точки);
  •  мантисса отделятся от порядка пробелом, который рассматривается как знак умножения;
  •  мнимая часть комплексных чисел задается умножением ее на символ мнимой единицы I (квадратный корень из -1).

Десятичная точка в числах имеет особый статус — указание ее в любом месте числа, даже в конце, делает число вещественным и ведет к переводу вычислений в режим работы с вещественными числами. При этом количеством выводимых после десятичной точки цифр можно управлять, задавая значение системной переменной окружения Digits:

Для работы с числами Maple 15 имеет множество функций. Они будут рассмотрены в дальнейшем. далее…

Управление показом областей секций

Управление показом областей секций
Понятие о секциях и подсекциях
Как уже отмечалось, документ Maple 15 состоит из отдельных ячеек (в оригинале — групп, groups). Они выделяются слева длинными тонкими квадратными скобками. Есть еще один способ выделения ячеек — объединение их в секции. Секция начинается с кнопки со знаком «плюс» или «минус», управляющей ее состоянием: открытым или закрытым.
Для создания секции или подсекции необходимо дать команду Insert > Section (или Insert > Subsection), что указано. далее…