Програмування в середовищі Mathcad

Аж до появи останніх версій системи MathCAD можливості програмування в них були вкрай обмеженими. Фактично MathCAD дозволяв реалізувати лише лінійні програми, здійснюючи функціональне програмування, в основі якого лежить поняття функції. Функція if і ранжировані змінні в окремих випадках могли замінити умовні вирази і цикли, але із серйозними обмеженнями. Була відсутня можливість завдання завершених програмних модулів.

1.6.1 Введення програмних операторів

Ці можливості, нарешті, з'явилися у версії MathCAD PLUS 6.0 і в наступних версіях MathCAD. Вони зосереджені в набірній панелі програмних елементів, показаній на Рисунку 6.

Як видно з Рисунку 6, програмний модуль у системі MathCAD перетворився в самостійний модуль, виділений у тексті документа жирною вертикальною рискою. Модуль може поводитися як функція без імені і параметрів, але повинна повертати результат — перший приклад на обчислення квадратного кореня з числа 12. Програмний модуль може виконувати і роль тіла функції користувача з ім'ям і параметрами — другий приклад.

Рисунок 6 - Завдання програмних модулів.

1.6.2.Огляд програмних операторів

Неважко помітити, що набір програмних елементів для створення програмних модулів дуже обмежений і містить наступні елементи:

ADD LINE — створює і при необхідності розширює жирну вертикальну лінію, праворуч від якої в шаблонах задається запис програмного блоку;

— символ локального присвоєння (у тілі модуля);

if — оператор умовного виразу;

for — оператор задання циклу з фіксованим числом повторень;

while — оператор задання циклу типу «поки» (цикл виконується, поки виконується деяка умова);

otherwise —. оператор іншого вибору (звичайно застосовується з if);

break — оператор переривання;

® continue — оператор продовження;

® return — оператор-функція повернення;

® on error — оператор обробки помилок.

Оператор ADD LINE

Оператор Add Line виконує функції розширення програмного блоку. Розширення фіксується подовженням вертикальної риси програмних блоків або їхнім деревоподібним розширенням. Завдяки цьому можна створювати як завгодно великі програми.

Оператор внутрішнього присвоєння

Оператор виконує функції внутрішнього локального присвоєння. Наприклад, вираз х 123 привласнює змінній х значення 123. Локальний характер присвоєння означає, що таке значення х зберігає тільки в тілі програми. За межами тіла програми значення змінної х може бути не визначеним, або дорівнює значенню, що задається операторами локального:= і глобального ≡ присвоєння поза програмним блоком.

Оператор створення умовних виразів if.

Оператор if є оператором для створення умовних виразів. Він задається у вигляді:

<Вираз> if <Умова>

Якщо <Умова> виконується, то повертається значення <Виразу>. Разом з цим оператором часто використовуються оператори переривання break і оператор іншого вибору otherwise.

Оператор for.

Оператор for служить для організації циклів із заданим числом повторень. Він записується у виді:

for <Var> <Nmin>.. <Nmax>

Цей запис означає, що якщо змінна <Var >змінюється з кроком +1 від значення <Nmin> до <Nmax>, то вираз, поміщений в шаблон, буде виконуватися. Змінну лічильника <Var> можна використовувати у виразах програми.

Оператор while.

Оператор while служить для організації циклів, що діють доти, поки виконується деяка умова. Цей оператор записується у вигляді:

while <Умова> <Вираз>.

Оператор otherwise.

Оператор otherwise ("інакше") звичайно використовується разом з оператором if. Його використання пояснює наступна програмна конструкція:

f (х): = l if x > 0 повертає 1, якщо х > 0

-l otherwise повертає -1 у всіх інших випадках

Оператор break.

Оператор break викликає переривання роботи програми всякий раз, як він зустрічається. Найчастіше він використовується разом з оператором умовного виразу if і операторами циклів while і for, забезпечуючи перехід у кінець тіла циклу.

Оператор continue.

Оператор продовження використовується для продовження роботи після переривання програми. Він також використовується звичайно разом з операторами завдання циклів while і for, забезпечуючи після переривання повернення в початок циклу.

Оператор-функція повернення return.

Особливий оператор-функція return перериває виконання програми і повертає значення свого операнда, що слідує за ним. Наприклад, у приведеному нижче випадку

return 0 if x<0

буде повертатися значення 0 при будь-якому х < 0.

Оператор on error і функція error.

Оператор обробки помилок дозволяє створювати конструкції оброблювачів помилок. Цей оператор задається у виді:

<Вираз_1 >on error <Вираз_2>.

Тут, якщо при виконанні Виразу_1 виникає помилка, то виконується Вираз_2. Для обробки помилок корисна також функція error(S), що будучи в програмному модулі повертає віконце з написом, що зберігається в символьній змінній S чи в символьній константі (будь-якій фразі в лапках).

Практичні приклади програмування

Незважаючи на настільки скромний набір програмних засобів, вони дають системі MathCAD саме ті можливості, що раніше попросту були відсутні: завдання функцій з апаратом локальних змінних, завдання різних видів циклів (у тому числі вкладених), спрощення алгоритмів застосуванням операцій присвоєння і реалізація по класичних алгоритмах ітераційних і рекурсивних процедур.

Нижче приведені приклади програмування різних обчислювальних процесів.

Лінійні алгоритми

Розгалужені алгоритми

Циклічні алгоритми