25

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»

Курсовая работа

по курсу «Технология программирования»

на тему: «Объектно-ориентированная технология программирования»

Вариант 41

Разработал студент группы 3-78-2 Ситдиков Р.М.

Принял к.т.н., доцент кафедры ВТ Гафаров Р.М.

Ижевск 2009

Содержание

Задание………………………………………………………..……...3

Цель работы…………………………………………………...……..3

Постановка задачи…………………………………………..……….3

Анализ и разработка алгоритма……………………………..……..3

Алгоритм программы…………………………………………...…..8

Текст программы……………………………………………...……..9

Результаты моделирования программы на ЭВМ……………..….16

Вывод...………………………………………………….…………...17

Литература………………………………………………….……….18

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММЫ ПРИ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОМ ПОДХОДЕ

Задание

Разработать программную модель взаимного качения квадрата и эллипса по плоской поверхности.(рис. 1.1)

Рис. 1.1- Задание на лабораторную работу

Цель работы

Повторение и закрепление знаний в области технологии разработки ПО при объектно-ориентированном подходе на примере разработки программы моделирования взаимного качения двух объектов.

Постановка задачи

В целом задача сводится к реализации вращения квадрата и эллипса вокруг заданной оси и перемещения оси вращения.

Анализ и разработка алгоритма

В результате выполнения программы на экране должно быть следующее (рис 1.2):

Рис. 1.2- П

остановка задачи

Здесь К – это ось вращения квадрата, а Э – ось вращения эллипса. Основными структурными элементами (объектами) этого изображения являются точки и линии, и из них могут быть построены квадрат и эллипс и скомпонована вся сцена на экране, причем эти элементы образуют следующую иерархию:

Screen

Опишем эти объекты в соответствии с положениями ООП-программирования.

• Объект типа TPoint является точкой с координатами x,y вещественного типа и цветом Pcolor. Вещественный тип координат точки определяется тем, что этот объект предназначен для описания вершин квадрата и эллипса, а при вращении они могут принимать вещественные значения. Кроме очевидных необходимых методов Init, Show и Destructor добавим в их число и виртуальный метод Rotate реализующий плоское вращение точки вокруг заданной оси. Вращение точек вокруг заданной оси вращения осуществляется по формуле:

,где х₀ , у₀ – начальные координаты точки; х, у – координаты после поворота; а – угол поворота; OsX, OsY – координаты оси вращения.

Координаты оси вращения имеют вещественный тип и задаются извне (являются входными параметрами метода). Вещественные значения координат оси обусловлены тем, что длина отрезков, из которых состоит эллипс, может быть как целой, так и вещественной.

Методы TPoint достаточно простые: Constructor Init заполняет О-поля объекта; процедура Rotate, как описано выше вычисляет новые координаты точки по формулам геометрического поворота вокруг заданной оси на угол step, величина которого зависит от требуемой скорости вращения объекта и процедура Show скорее служит прототипом для дальнейшего наследования, чем для самостоятельного использования.

• Изображение эллипса может быть получено с помощью стандартной для модуля graph процедуры Ellipse, но построенный таким образом эллипс невозможно вращать, поэтому будем рассматривать его как многоугольник и строить с помощью процедур moveto и lineto по координатам вершин. Таким образом объект типа TEllipse конструируется из точек типа TPoint, количество которых определяется значением константы det, и переменной EColor для задания его цвета а его виртуальные методы Show и Rotate обеспечивают полиморфические свойства отображения и поворота. Координаты вершин вычисляются по формулам:

x=a*cos(t); y=b*sin(t), t=

где а и b – горизонтальный и вертикальный радиусы эллипса, а t вычисляется в зависимости от номера точки i и значения константы det. Процедура инициализации располагает центр эллипса в верхнем левом углу экрана.

• Объект типа TLine наследует все поля и методы TPoint, но перекрывает своими виртуальными методами Show и Rotate соответствующие методы родителя. Кроме унаследованных полей x и y, этот тип содержит два поля pn и pk типа TPoint, которые являются объектами и описывают две точки, задающие отрезок прямой на плоскости – будущую сторону квадрата. Виртуальные методы Show и Rotate позволяют отображать этот отрезок на экране цветом Lcolor и поворачивать его вокруг заданной оси. На первый взгляд, непонятна роль унаследованных полей x и y. Тем более, что можно было в типе TLine обойтись только одним полем pn, а координаты конца отрезка поместить в x и y. Однако, такой подход привел бы к разным синтаксическим конструкциям при обращении к начальной и конечной точкам отрезка, что повлияло бы на единообразие стилистики программы и затруднило бы ее восприятие. Кроме того, потомки данного типа могут использовать эти поля для своих специфических нужд, например, помещая в них координаты середины отрезка.

• Объектный тип TSquare (квадрат) конструируется из 4-х отрезков типа ТLine, длины стороны квадрата as и переменной Scolor для задания его цвета, а виртуальные методы Show и Rotate обеспечивают его полиморфические свойства отображения и поворота. Процедура инициализации располагает квадрат в верхнем левом углу экрана.

• Тип TScreen, находясь на самом нижнем уровне иерархии, описывает самый сложный объект – экран, со всеми его «действующими лицами»: катящимся эллипсом, катящимся по поверхности эллипса квадратом и поверхностью качения. Этот тип включает в себя эллипс, унаследованный из родительского типа, объект типа TSquare, О-поля для задания положения и цвета поверхности качения (поля Gdisp и Gcolor) и соответствующий метод DrawGround ее прорисовки на экране, поля line0, sides0 для сохранения предыдущих координат эллипса и квадрата, а также поля nom, OsXЕ,OsYЕ для номера точки эллипса, являющейся текущей осью вращения квадрата и текущих координат положения оси вращения эллипса соответственно. Методы ShiftOsXY и ShiftOsXYЕ отвечают за своевременное перемещение осей вращения квадрата и эллипса при качении и являются виртуальными, поскольку в потомках может возникнуть необходимость их модификации. Метод ShiftOsXYЕ перемещает ось вращения эллипса при достижении какой-либо из его точек поверхности качения. Метод ShiftOsXY контролирует контакт эллипса со сторонами квадрата. Для определения момента входа эллипса в пределы квадрата после очередного поворота его на небольшой угол step проводятся испытания всех точек эллипса на предмет входа их в пределы кавдрата. С этой целью вычисляются координаты каждой из этих точек в локальной системе координат X₁0Y₁ квадрата. Для этого используются методы CalcABC и Dist. В методе CalcABC вычисляются параметры прямой Ax+By+C=0 – одной из осей локальной системы координат X₁0Y₁ (линии, проходящей через центры противоположных сторон квадрата) по формулам:

A=y_k - y_n; B := x_n - x_k; C := x_k * y_n - x_n * y_k,

где x_n, y_n, x_k, y_k – координаты начала и конца отрезка прямой.

В методе Dist вычисляется расстояние (координата) точки (вершины эллипса) до соответствующей оси по формуле:

где x_i,y_i - координаты точки эллипса в глобальной (экранной) системе координат.

Dist=,

Если обе полученные координаты по абсолютной величине меньше половины длины стороны квадрата, то данная точка эллипса входит в пределы квадрата, поэтому ось вращения перемещается в эту вершину эллипса. Факт смены оси вращения отмечается в результате функции ShiftOsXY значением True. Метод Rotateall обеспечивает вращение квадрата и эллипса вокруг точки вращения эллипса. Метод Go реализует продвижение изображения на один кадр при срабатывании таймера и регенерацию сцены при достижении эллипсом края окна.