Разработка программного модуля

Кафедра «Автоматизированные системы управления»

Курсовая работа

по дисциплине ВТиП

Разработка программного модуля

Введение

Целью данной курсовой работы является разработка программного модуля, с помощью которого можно задать размерность квадратной матрицы, заполнить матрицу случайными целыми числами от 0 до 6 и вычислить:

- сумму элементов, находящихся под главной диагональю,

- сумму элементов, составляющих главную диагональ.

Для разработки программы использован табличный процессор Excel и язык программирования Visual Basic for Application.

В первом разделе, который называется «Постановка задачи», приведена математическая модель задачи, описаны входные и выходные данные, описана обработка ошибок.

Во втором разделе, «Проектирование программного модуля», изображена структурная диаграмма программного модуля, разработана схема программного модуля и пользовательский интерфейс.

В разделе «Реализация программного модуля» описан код программы, произведено описание используемых операторов и функций.

Тестирование программного модуля приведено в четвертом разделе.

Кроме того, дано заключение и приведён список использованных источников.

1. Постановка задачи

 

1.1 Математическая модель задачи

Определение квадратной матрицы: квадратной матрицей n-го порядка называется матрица, состоящая из m строк и m столбцов. Главной диагональю квадратной матрицы называется диагональ, составленная из элементов a₁₁ a₂₂… a_mm .

Способ нахождения суммы элементов квадратной матрицы, лежащих под главной диагональю:

Необходимый результат получается при суммировании элементов в следующем порядке: а₂₁ + а₃₁ + а₃₂ +…+ а_i1 + a_i2 + a_i3 + a_i(j-1) – суммируются элементы, начиная со второй строки, и, при увеличении строки на 1, число столбцов, содержащих нужные элементы, также увеличивается на 1. В кратком виде этот цикл выглядит так: i=f…m, где начальное f=2; j=1…(m-b), где начальное b=m-1. При каждой последующей итерации значение f увеличивается на 1, а значение b на 1 уменьшается.

Сумму элементов диагонали матрицы можно получить при суммировании элементов, лежащих на пересечении одинаковых строки и столбца, т.е. если i=j.

1.2 Входные данные

В данном курсовом проекте к входным данным относится размерность квадратной матрицы (значение m).

Требования к входным данным:

- значение m должно вводиться в числовой форме;

- значение m должно быть целым, положительным числом больше нуля.

1.3 Выходные данные

К выходным данным относятся:

- вывод заполненной матрицы на форму;

- вывод заполненной матрицы на лист Excel;

- сумма элементов, находящихся под главной диагональю;

- сумма элементов, составляющих главную диагональ.

Требования к выходным данным:

- выходные данные выводятся в числовом виде.

1.4 Обработка ошибок

При выполнении программного модуля произведена обработка следующих ошибок:

- в поле ввода размерности матрицы вводится нечисловое значение. В этом случае появляется сообщение об ошибке, которое имеет вид, представленный на рисунке 1:

Рисунок 1 - Сообщение об ошибке, в случае нечислового ввода размерности матрицы

- в поле ввода вводится дробное числовое значение. В этом случае появляется сообщение об ошибке, которое имеет вид, представленный на рисунке 2:

 

Рисунок 2 - Сообщение об ошибке, в случае ввода дробного значения размерности матрицы

- в поле ввода вводится отрицательное число, либо число равное нулю. В этом случае появляется сообщение об ошибке, которое имеет вид, представленный на рисунке 3:

Рисунок 3 - Сообщение об ошибке, в случае ввода отрицательного, либо нулевого значения размерности матрицы

После уведомления пользователя об ошибке поле ввода очищается, и курсор возвращается в это поле.

2. Проектирование программного модуля

 

2.1 Структурная диаграмма программного модуля

Программа имеет структуру, показанную на рисунке 4:

Рисунок 4 - Структурная диаграмма программного модуля

В данной диаграмме UserForm_Initialize() – процедура инициализации пользовательской формы. CommandButton1_Click() – процедура, срабатывающая при нажатии кнопки «Заполнить матрицу», которая производит проверку правильности ввода размерности матрицы, заполнение матрицы и вывод её на пользовательскую форму. CommandButton2_Сlick() – процедура, срабатывающая при нажатии кнопки «Очистить», которая очищает форму. CommandButton3_Сlick() – процедура, срабатывающая при нажатии кнопки «Выйти», позволяющая пользователю завершить работу с программой. CommandButton4_Click() – процедура, срабатывающая при нажатии кнопки «О программе», которая даёт краткие сведения о программе и её разработчике. CommandButton5_Сlick() – процедура, срабатывающая при нажатии кнопки «Работать с Excel», позволяющая пользователю переключиться на работу с листом Excel. OptionButton1_Click() – процедура-переключатель, при выборе которого вычисляется сумма элементов, находящихся под главной диагональю. OptionButton2_Click() – процедура-переключатель, при выборе которого вычисляется сумма элементов, составляющих главную диагональ.

2.2 Разработка схемы программного модуля и ее описание

Блок-схема процедуры заполнения квадратной матрицы представлена на рисунке 5:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Рисунок 5 – Схема программного модуля (Заполнение матрицы)

Описание блок-схемы:

1 – ввод размера массива;

2 – проверка того, что введённый размер массива является числом;

3 – проверка того, что введённый размер массива является положительным числом, отличным от нуля;

4 – проверка того, что введённый размер массива является целым числом;

5 – задание динамического массива;

6 – цикл, который пробегает значения строк от 1 до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

7 – цикл, который пробегает значения столбцов от 1 до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

8 – тело цикла, которое заполняет массив случайными числами от 0 до 6;

9 – вывод результата в поле, предназначенное для вывода квадратной матрицы.

Блок-схема процедуры для первого переключателя представлена на рисунке 6:

1

2

3

4

5

6

Рисунок 6 – Схема программного модуля (первый переключатель)

Описание блок-схемы:

1 – задание начальных параметров для вычисления суммы элементов матрицы;

2 – цикл, который пробегает значения строк от f до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

3 – цикл, который пробегает значения столбцов от 1 до m-b, с шагом равным по умолчанию 1;

4 – вычисление суммы элементов, лежащих под главной диагональю;

5 – увеличение параметра f на 1 и уменьшение параметра b на 1, после окончания цикла для столбцов (блок 3), и переход к циклу для строк (блок 2);

6 – вывод результата в поле вывода суммы элементов.

Блок-схема процедуры для второго переключателя представлена на рисунке 7:

1

2

3

4

5

6

Рисунок 7 – Схема программного модуля (второй переключатель)

Описание блок-схемы:

1 – задание начальных параметров для вычисления суммы элементов матрицы;

2 – цикл, который пробегает значения строк от 1 до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

3 – цикл, который пробегает значения столбцов от 1 до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

4 – проверка условия i = j. В случае выполнения данного условия происходит переход к блоку 5, в противном случае – к блоку 3;

5 – вычисление суммы элементов, составляющих главную диагональю;

6 – вывод результата в поле вывода суммы элементов.

Блок-схема процедуры для работы с листом Excel представлена на рисунке 8:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

 

Рисунок 8 – Схема программного модуля (Работа с листом Excel)

Описание блок-схемы:

1 – ввод размера массива;

2 – проверка того, что введённый размер массива является числом;

3 – проверка того, что введённый размер массива является положительным числом, отличным от нуля;

4 – проверка того, что введённый размер массива является целым числом;

5 – задание динамического массива;

6 – цикл, который пробегает значения строк от 1 до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

7 – цикл, который пробегает значения столбцов от 1 до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

8 – тело цикла, которое заполняет массив случайными числами от 0 до 6;

9 – вывод массива на лист Excel;

10 – задание начальных параметров для вычисления суммы элементов матрицы, расположенных под главной диагональю;

11 – цикл, который пробегает значения строк от f до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

12 – цикл, который пробегает значения столбцов от 1 до m-b, с шагом равным по умолчанию 1;

13 – вычисление суммы элементов, лежащих под главной диагональю;

14 – увеличение параметра f на 1 и уменьшение параметра b на 1, после окончания цикла для столбцов (блок 12), и переход к циклу для строк (блок 11);

15 – вывод суммы элементов, лежащих под главной диагональю на лист Excel;

16 – задание начальных параметров для вычисления суммы элементов матрицы, составляющих главную диагональ;

17 – цикл, который пробегает значения строк от 1 до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

18 – цикл, который пробегает значения столбцов от 1 до заданного размера массива, с шагом равным по умолчанию 1;

19 – проверка условия i = j. В случае выполнения данного условия происходит переход к блоку 5, в противном случае – к блоку 3;

20 – вычисление суммы элементов, составляющих главную диагональю;

21 – вывод суммы элементов, составляющих главную диагональ на лист Excel.

2.3 Разработка пользовательского интерфейса.

Пользовательский интерфейс (ПИ) программы - это совокупность элементов, позволяющих пользователю программы управлять ее работой и получать требуемые результаты, т.е. это диалог между компьютером и пользователем.

Интерфейс для программного модуля, разработанного в данном курсовом проекте представлен на рисунке 9:

 

Рисунок 9 - Вид пользовательской формы: 1 – поле для ввода размерности квадратной матрицы; 2 – поле для вывода суммы элементов матрицы, в зависимости от выбранного переключателя; 3 – переключатель, при выборе которого вычисляется сумма элементов матрицы, находящихся под главной диагональю; 4 – переключатель, при выборе которого вычисляется сумма элементов матрицы, составляющих главную диагональ; 5 – кнопка, при нажатии которой происходит заполнение матрицы; 6 – кнопка, которая осуществляет очистку всех полей формы; 7 – кнопка, осуществляющая выход из программы; 8 – кнопка, при нажатии которой появляется краткая информация о программе; 9 – кнопка, позволяющая пользователю переключиться на работу с листом Excel; 10 - поле для вывода заполненной матрицы