Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

Страуструп Бьерн

int fac(int n) { return n>1 ? n*fac(n–1) : 1; } // n!

Эта функция вычисляет значение

fac(4)

. Поскольку

4>1

, ответ равен

4*fac(3)

, т.е.

4*3*fac(2)

, т.е

4*3*2*fac(1)

, т.е.

4*3*2*1

. Посмотрите, как это работает. Функция, вызывающая сама себя, называется рекурсивной (recursive). Альтернативная реализация, описанная в разделе 15.5, называется итеративной (iterative),

потому что в ней используется итерация по значениями (в цикле

while

). Убедитесь, что рекурсивная функция

fac

работает и выдает те же результаты, что и итеративная функция

fac

при вычислении факториала чисел 0, 1, 2, 3, 4 и так далее до 20. Какую реализацию функции

fac

вы предпочитаете и почему?

2. Определите класс

Fct

, который почти совпадает с классом

Function

, за исключением того, что он хранит аргументы конструктора. Включите в класс

Fct

операции “восстановления” параметров, чтобы мы могли повторять вычисления с разными диапазонами, функциями и т.д.

3. Модифицируйте класс

Fct

из предыдущего упражнения так, чтобы в нем был дополнительный аргумент, позволяющий контролировать точность. Сделайте тип этого аргумента шаблонным параметром, чтобы повысить гибкость класса.

4. Постройте график функций

sin

,

cos

,

sin(x)+cos(x)

и

sin(x)*sin(x)+cos(x)*cos(x)

на одном рисунке. Нарисуйте оси и метки.

5. “Анимируйте” (как в разделе 15.5) ряд

1–1/3+1/5–1/7+1/9–1/11+

... Он называется рядом Лейбница (Leibniz) и сходится к числу ?

?/4

.

6. Разработайте и реализуйте класс для построения гистограммы. Его исходные данные должны храниться в векторе типа

vector<double>

, в котором записаны N значений и каждое значение представляется “столбиком”, т.е. прямоугольником с соответствующей высотой.

7. Разработайте класс для построения гистограмм, позволяющий расставлять метки на рисунке в целом и на отдельных столбиках в частности. Предусмотрите использование цвета.

8. Ниже перечислено множество пар, составленных из роста и количества людей указанного роста (с точностью до пяти сантиметров): (170,7), (175,9), (180,23), (185,17), (190,6), (195,1). Как изобразить эти данные? Если вы не нашли лучшего решения, постройте гистограмму. Помните об осях и метках. Запишите данные в файл и считайте их оттуда.

9. Найдите другой набор данных о росте людей (дюйм равен 2,54 см) и нарисуйте их с помощью программы, созданной при выполнении предыдущего упражнения. Например, найдите в веб распределение роста людей в США или попросите своих друзей измерить свой рост. В идеале вы не должны изменять свою программу, чтобы приспособить ее к новому набору данных. Для этого следует применить масштабирование данных. Считывание меток также позволит минимизировать количество изменений, если вы захотите повторно использовать программу.

10. Какие виды данных неудобно представлять с помощью графиков или гистограмм? Найдите пример и опишите способ представления таких данных (например, в виде коллекции помеченных точек).

11. Найдите среднюю температуру для каждого месяца в нескольких городах (например,

Кембридж, Англия, и Кембридж, Массачусетс; в мире масса городов под названием Кембридж) и изобразите их на одном рисунке. Как всегда, помните об осях, метках, цвете и т.д.

Послесловие

Графическое представление данных очень важно. Мы лучше понимаем хорошо нарисованный график, чем совокупность чисел, на основе которых он построен. Когда нужно построить график, большинство людей используют какую-нибудь программу из какой-нибудь библиотеки. Как устроены такие библиотеки и что делать, если их нет под рукой? На каких идеях основаны простые графические инструменты? Теперь вы знаете: это не магия и не нейрохирургия. Мы рассмотрели только двумерные изображения; трехмерные графические изображения также весьма полезны в науке, технике, маркетинге и так далее и даже еще более интересны, чем двумерные. Исследуйте их когда-нибудь!

Глава 16

Графические пользовательские интерфейсы

“Вычисления — это уже не только компьютеры.

Это образ жизни”.

Николас Негропонте (Nicholas Negroponte)

Графический пользовательский интерфейс (graphical user interface — GUI) позволяет пользователю взаимодействовать с программой, щелкая на кнопках, выбирая пункты меню, вводя данные разными способами и отображая текстовые и графические элементы на экране. Именно это мы используем во время работы со своими компьютерами и веб-сайтами. В данной главе излагаются основы написания программ, управляющих приложениями с графическим пользовательским интерфейсом. В частности, мы покажем, как написать программу, взаимодействующую с элементами экрана с помощью функций обратного вызова. Возможности нашего графического пользовательского интерфейса “надстроены” над средствами системы. Низкоуровневые средства и интерфейсы описаны в приложении Д, в котором используются инструменты и методы, рассмотренные в главах 17–18. Здесь мы сосредоточимся лишь на их использовании.

16.1. Альтернативы пользовательского интерфейса

Каждая программа имеет пользовательский интерфейс. Программы, работающие на небольшом устройстве, как правило, ограничиваются вводом данных с помощью щелчка на кнопках, а для вывода используют мигающую подсветку. Другие компьютеры соединены с внешним миром только проводами. В этой главе мы рассмотрим общий случай, когда наша программа взаимодействует с пользователем, смотрящим на экран и пользующимся клавиатурой и манипулятором (например, мышью). В этом случае у программиста есть три возможности.

• Использовать консоль для ввода и вывода. Это хороший выбор для профессиональной работы, когда ввод имеет простую текстовую форму, а данные несложные (например, имена файлов или числа). Если вывод является текстовым, его можно вывести на экран или записать в файл. Для решения такой задачи удобно использовать потоки

iostream

из стандартной библиотеки С++ (см. главы 10-11). Если же результаты необходимо вывести в графическом виде, можно использовать графическую библиотеку (см. главы 12–15), не изменяя своему стилю программирования.