【实验4】熟悉可视化算法描述软件(RAPTOR)使用及结构化程序设计

【实验目的及要求】

1.  掌握可视化程序设计工具RAPTOR软件运行界面。

2.  掌握RAPTOR的图形符号的使用方法。

3.  掌握使用RAPTOR绘制算法流程图的设计方法。

4.  掌握RAPTOR常量、变量、函数、表达式。

5.  掌握结构化(顺序、选择、循环)算法的设计方法。

【实验内容与步骤】

Raptor是一种以流程图为算法描述来实现算法设计和程序运行的一种可视化算法设计软件，各国内外高校广泛应用于算法设计学习的教学软件。

一、 RAPTOR软件的运行界面如图4-1所示

图4-1 RAPTOR 软件运行界面

二、 流程图基本图符功能和使用

Raptor有六种基本图符，每个图符代表一个独特的指令类型。基本图符如图4-2所示。有赋值（assignment）、调用(Call)、输入(Input)、输出(Output)、选择（Selection）和循环（Loop）

三、 Raptor软件的基本使用

例 4-1输出“HELLO WORLD!”

(1) 单击选中输出图符

(2) 单击START和END之间连线，添加输出图符

(3) 双击添加的输出图符，弹出对话框，如图4-3所示输入待输出的内容。“HELLO WORLD！”，注意：双引号为英文且不能省略

(4) 单击“完成”按钮，产生如下流程图如图4-4所示

(5) 运行、保存生成源程序

■  运行：菜单栏à运行、工具栏 ，单击 运行按钮，运行结果在主控台中显示，如图4-5所示。

图4- 2 RAPTOR 主控台

■  保存：菜单栏à文件、工具栏à保存 文件扩展名为.RAP文件。

■  生成源程序：菜单栏à生成 选择所需生成的源程序。

(6) 注释

语句注解、说明是非执行语句。

四、 RAPTOR常量、变量、函数和表达式

1、常量：值是固定不变

(1)数值常量

■  数值（Number）：如12，567，-4，3.1415，0.000371

■  字符串 （String）：如“Hello， how are you?”， “James Bond”

■  字符（Character）：如’A’，’8’，’!’

(2)符号常量

■  pi（圆周率） 定义为 3.1416

■  e （自然对数的底）定义为 2.7183

■  true /yes(布尔值: 真)  定义为 1

■  false/no(布尔值：假)  定义为 0

⑶日期、时间常量

Current_Day、Current_Hour、Cureent_minute、Current_Month、Cureent_Second、Current_Time、Current_Year

2、变量

计算机内存空间的符号表示，一个内存变量存放一个值，其变量的数据类型由所赋的值决定的。程序执行过程中，变量的值和类型均可改变。

内存变量的类型有3种，即数值型变量、字符型变量、字符串变量。

(1)变量命名规则：

■  必须由字母开头，由字母、数字和下划线组成。

■  变量名不区分大小写。

■  保留字不能作变量如：e、pi和red等。

一般应给予变量有意义的和具有描述性的名称。变量名应该与该变量在程序中的作用有关。表4-1显示了一些好的、差的和非法的变量名的例子。

表 4- 1变量名实例

好的变量名

差的变量名

非法的变量名

tax_rate  

sales_tax  

dis   tance_in_mi les

mpg  

a   (没有描述)

mi   lesperhour (添加下划线)

my4to   (没有描述)

4sale   (不可以字母开头) sales tax (包括空格) sales$ (包括无效字符)

(2)变量的赋值

■  基本原则：

●  任何变量在被引用前必须存在并被赋值

●  变量的类型由最初的赋值语句所给的数据决定

■  设置方法

●  通过输入语句赋值

●  通过赋值语句的中的公式运算后赋值

●  通过调用过程的返回值赋值

3、函数

系统提供的可直接调用使用的程序集。基本调用方法：函数名(参数1……N)，部分函数使用也有例外。

(1)数学函数

取余函数：rem、mod 例如：7 rem 3 或 7 mod 3

表4-2 rem和mod

X

Y

rem

mod

7

3

1

1

7

-3

1

-2

-7

3

-1

2

-7

-3

-1

-1

(2) 常用函数表

表4-3常用数学函数

函数

说明

范例

Abs

绝对值

Abs(-9)=9

ceiling

向上取整

Ceiling(3,4)=4,ceiling(-3.1)=-3

floor

向下取整

Floor(3,9)=3,floor(-3,9)=-4

log

自然对数(以e为底)

Log(e)=1

max

两个数的最大数

Max(5,7)=7

min

两个数的最小数

Min(5,7)=5

powermod

乘方取余

Powermod(5,7)=5

random

生成一个[0.0,1.0)之间的随机数

Random*100 ,产生0-99.9999的随机数

Length_of

数组或字符串的长度

Str=”sell now”

Length_of(str)=8

Arra[10]=56

Length_of(arra)=10

sqrt

平方根

Sqrt(4)=2

(3)三角函数

表4-4 常用三角函数

函数

说明

范例

Sin

正弦(以弧度表示)

Sin(pi/6)=0.5

Cos

余弦(以弧度表示)

Cos(pi/3)=0.5

Tan

正切(以弧度表示)

Tan(pi/4)=1.0

Cot

余切(以弧度表示)

Cot(pi/4)=1

Arcsin

反正弦，返回弧度

Arcsin(0.5)=pi/6

Arccos

反余弦，返回弧度

Arcos(0.5)=pi/3

arctan

反正切，返回弧度

Arctan(10,3)=1.2793

arccot

反余切，返回弧度

Arccot(10,3)=0.2915

(4)转换函数

To_ascii(字符)、TO_character(ASCII)

(5)类型检测函数：IS_Array(变量名)、IS_Character()、IS_Number()、IS_String()

4、表达式

(1)算术运算符他算术表达式

算术运算符：-(负号)、^、**、*、/、(rem、mod)、+、-

(2)字符运算符及字符表达式

字符运算符：+（字符串连接运算符）

例如：“ABC”+”EFG” 结果为：”ABCEFG”

   “ABC”+123结果为：”ABC123”

    设B=123 则 “X=”+b+”!”  结果为：”x=123!”

(3) 关系运算符和关系表达式

   关系运算符：=

(4)布尔运算符和布尔表达式：

Not(非)、and(与)、or(或)、xor(异或)，逻辑关系见表2-5所示。

表4-5 逻辑关系表

X

Y

Not X

X AND Y

X OR Y

X XOR y

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

0

Raptor运算符优先顺序：①计算所有函数；②计算括号中的所有表达式；③计算乘幂(^或**)；④计算乘法和除法；⑤计算余运算；⑥计算加法和减法；⑦not、and、xor、or逻辑运算从高到低的顺序。

五、 结构化程序基本控制结构

1、Raptor顺序结构控制语句

顺序结构控制语句有：      

(1) 变量赋值语句

①　

赋值流程图图符，如图4-6所示

图4-6 赋值流程图图符              图4- 7赋值对话框

②　赋值对话框，如图4-7所示

SET：变量或数组名

TO：表达式

③　赋值后的流程图中语句形式，如图4-8所示

      图4-3 赋值语句

(2) 键盘输入语句

①　输入流程图图符：如图4-9所示。

图4- 9 输入流程图图符

②　双击输入流程图弹出如图4-10所示输入对话框，输入提示信息和变量。

图4- 10 输入语句对话框

③　输入内容后的语句在流程图中的状态窗如图4-11所示。

图4-11 输入语句流程图

④　输入语句对话框运行如图4-12所示。

图4- 12 输入语句运行状态

(3) 输出流程图

①　输出流程图图符如图：4-13所示

②　输出流程图设置对话框，如图4-14所示，

③　

End current line 输出后换行或不换行。

④　输出语句使用技巧(“提示信息”+变量)，如图4-15所示。

图4- 15 输出技巧

例4-2：输入半径值，计算相应的圆周长和圆面积的流程图如图4-16所示。

图4-16 例4-2算法流程图

2、Raptor选择结构控制语句

(1) 选择结构分单向分支结构，如图4-17所示、双向分支结构，如图4-18所示和多项分支结构，如图4-19所示算法流程图。

(2) RAPTOR的选择结构语句图符，如图4-20所示

图4-20 RAPTOR选择图图符

例4-3：计算分段函数          RAPTOR流程图如图4-21所示

图 4-21 例4-3算法流程图

3、Raptor 循环结构控制语句

(1)

常用循环结构流程图有：前测循环，先判断后执行如图4-22所示、后测循环，先执行后判断如图4-23所示。

(2) RAPTOR循环结构图符如图4-24所示。

图4- 24 RAPTOR 循环结构流程图

例4-4：求S=1+2+3+……+N，RAPTOR流程图如图4-25所示。

图 4-25 例4-4 算法流程图

六．实验作业

1.   “鸡兔同笼”问题。在一个笼中装有鸡和兔，鸡有2只脚，兔有4只脚，如果已知鸡和兔的总头数为h，总脚数为f。问笼中鸡和兔各有多少只？

提示：

这样一个简单问题，我们很容易的列出两个方程：

假设笼中鸡X只，兔Y只，鸡和兔的数量为总头数h， 即 x+y=h

另一个根据脚的数量得出 2x+4y=f

从方程可以得出求解X，Y公式。

 参考答案如下：

2.   任意输入三个数X,Y,Z，按大小顺序输出X,Y,Z。

参考答案如下：

3.   求100到999之间的水仙花数(穷举法)。

参考答案如下：