ПЯВУ. Основы программирования. Лекция 11. Гистограммы. Основы ООП на примере гистограммы

Сентябрь 7, 2022

Главная
Алгебра
ПЯВУ. Основы программирования. Лекция 11. Гистограммы. Основы ООП на примере гистограммы

Содержание

2. Контрольные вопросы Что такое Метод? Где может располагаться в программе определение метода? Что такое формальные параметры?
3. Содержание Гистограммы Данные описывающие гистограмму Алгоритм построения гистограммы Основы объектно-ориентированного программирования на примере гистограммы Объявления классов
4. Гистограммы Гистограмма – частотное представление данных (диаграмма). Гистограмма – программное средство, позволяющее обрабатывать входные данные и
5. Гистограмма (анализ) Имеется поток входных данных. Что это? Входной поток определяет события. О чем это? Виды
6. Гистограмма (анализ 2) Задача. Имеется N типов событий. Имеется так же входной поток данных, представляющий последовательность
7. Гистограмма (конкретизация) Задача. Имеется входной поток данных, представляющий собой числа в диапазоне от А до B.
8. Гистограмма (проектирование) Очевидно, для хранения гистограммы нужен массив длины N. Назовем его hist. Хорошо бы иметь
9. Гистограмма (реализация) static void Hist(double x, int [] h, double A, double B) { int i
10. Гистограмма Вспомогательный метод static void WriteHist(int [] h) { Console.Write(h[0]); for(int i = 1; i Console.Write(“,
11. Гистограмма Использование. { Random r = new Random(); int [] hist = new int [10]; for(int
12. Гистограмма. Применение. Можно ли вычислить среднее значение входных данных по гистограмме? Какие данные нужны кроме массива
13. Гистограмма. Применение. static double MeanValue (double A, double B, int[]h) { double sum = 0, d
14. Вопросы для повторения Какими свойствами обладает переменная? Где можно и где нельзя использовать каждую конкретную переменную,
15. Вопросы для повторения Сформулируйте задачу фильтрации методом бегущего среднего. Всегда ли она имеет решение? Сформулируйте задачу
16. Гистограмма (недостатки) Гистограмма в программе была представлена: массивом, двумя числами (границами диапазона) отдельным методом для вычисления
17. Объектно-ориентированное программирование (ООП) ООП – программирование, которое опирается на классы и объекты. Класс – описание типа
18. ООП. Реализация в C# Класс можно располагать внутри пространства имен. Его можно даже внутри класса, но
19. ООП. Объявление класса в C# public class Histogram { // Левая и правая граница public double
20. ООП. Конструкторы в C# Конструктор – специальный метод, который позволяет создавать объекты данного типа. public class
21. ООП. Конструкторы в C# Конструктор – специальный метод, который позволяет создавать объекты данного типа. public class
22. ООП. Добавляем методы в C# public class Histogram { … public Histogram(double leftEdge, double rightEdge, int
23. ООП. Добавляем методы в C# public class Histogram { … public Histogram(double leftEdge, double rightEdge, int
24. ООП Общие замечания Класс позволил Histogram нам объединить в одном понятии объединить данные гистограммы (int []
25. Контрольные вопросы Что такое ООП? Чему соответствуют понятия Класс и Объект в функциональном программировании? Где объявляются
26. Статические методы и классы Объект объединяет в себе данные и методы. Бывают ситуации, когда данных связанных
27. Класс фильтра “бегущее среднее” Массив данных, ширина фильтра. public static class Filter { static double GetVal(double
29. Скачать презентацию

Слайд 2

Контрольные вопросы
Что такое Метод?
Где может располагаться в программе определение метода?
Что такое

формальные параметры? Для чего они служат?
Что такое фактические параметры? Для чего они служат?
Что такое фильтрация данных?
Что означает “Виртуальный массив” в алгоритме фильтрации с вычислением среднего?
Для чего применялся “Виртуальный массив”?

Слайд 3

Содержание
Гистограммы
Данные описывающие гистограмму
Алгоритм построения гистограммы
Основы объектно-ориентированного программирования на примере гистограммы
Объявления классов
Конструкторы
Методы

и данные
Статические классы и методы

Слайд 4

Гистограммы
Гистограмма – частотное представление данных (диаграмма).
Гистограмма – программное средство, позволяющее обрабатывать

входные данные и подсчитывать появления событий каждого из заданных типов.

Слайд 5

Гистограмма (анализ)
Имеется поток входных данных. Что это?
Входной поток определяет события.

О чем это?
Виды событий заранее известны и пронумерованы.
Задача. Определить, сколько событий каждого типа было представлено во входном потоке.

Слайд 6

Гистограмма (анализ 2)
Задача. Имеется N типов событий. Имеется так же входной

поток данных, представляющий последовательность событий.
Определить, сколько событий каждого типа было представлено во входном потоке.
Вопрос. Какие вспомогательные данные понадобятся в программе для решения данной задачи?

Слайд 7

Гистограмма (конкретизация)
Задача. Имеется входной поток данных, представляющий собой числа в диапазоне

от А до B.
Событием типа i считается попадание числа в интервал от А + i*(B-A)/N до А + (i + 1)*(B-A)/N.
Определить, сколько событий каждого типа было представлено во входном потоке.
d = (B-A)/N будем называть шагом гистограммы.
Вопрос. В каком диапазоне будет меняться i? Сколько всего видов событий определено в данной задаче?

Слайд 8

Гистограмма (проектирование)
Очевидно, для хранения гистограммы нужен массив длины N. Назовем его

hist.
Хорошо бы иметь метод, который будет подсчитывать события по мере поступления данных.
Вопрос. Какова сигнатура метода?

Слайд 9

Гистограмма (реализация)
static void Hist(double x, int [] h, double A, double

B)
{
int i = (int) ((x-A)/((B-A)/h.Length));
if(i >= 0 && i < h.Length)
h[i]++;
}
- Что за формула?
- Зачем if?

Слайд 10

Гистограмма Вспомогательный метод
static void WriteHist(int [] h)
{
Console.Write(h[0]);
for(int i = 1; i

< h.Length; i++)
Console.Write(“, {0}”, h[i]);
Console.WriteLine();
}
Что это?
Зачем первый Console.Write(h[0]);?

Слайд 11

Гистограмма Использование.
{
Random r = new Random();
int [] hist = new int

[10];
for(int i = 0; i < 1000; i++)
Hist(10*r.NextDouble(), hist, 0, 10);
WriteHist(hist);
}
Сколько чисел мы увидим на консоли?

Слайд 12

Гистограмма. Применение.
Можно ли вычислить среднее значение входных данных по гистограмме?
Какие данные

нужны кроме массива hist?
Какова сигнатура метода для вычисления среднего?
Можно ли выяснить, какое событие было самым частым?
Можно ли вычислить разницу между количеством самых частых событий и самых редких?
Какие для этого нужны данные?
Какие можно рассматривать величины (вместо количества самых частых событий, количества самых редких, разницы между количеством самых частых и самых редких) что бы они не зависели от общего количества событий?

Слайд 13

Гистограмма. Применение.
static double MeanValue (double A, double B, int[]h)
{
double sum =

0, d = (B-A)/h.Length;
int N = 0;
for(int i=0; i {
N += h[i];
sum += h[i]*((i+0.5)*d+A);
}
if(N>0)
return sum/N;
else
return 0;
}
Зачем 0.5 в sum += h[i]*((i+0.5)*d+A)?

Слайд 14

Вопросы для повторения
Какими свойствами обладает переменная?
Где можно и где нельзя использовать

каждую конкретную переменную, например double x? (Где она определена, видна?)
Зачем в программировании 2 числовых типа? Почему один из них называется “с плавающей точкой”?

Слайд 15

Вопросы для повторения
Сформулируйте задачу фильтрации методом бегущего среднего. Всегда ли она

имеет решение?
Сформулируйте задачу построения гистограммы. Всегда ли она имеет решение?
В чем заключается задача сортировки массива? Всегда ли она имеет решение?
В чем заключается задача поиска заданного элемента последовательности? Всегда ли она имеет решение?

Слайд 16

Гистограмма (недостатки)
Гистограмма в программе была представлена:
массивом,
двумя числами (границами диапазона)
отдельным

методом для вычисления события и его учета в массиве.
static void Hist(double x, int [] h, double A, double B)
Собственно недостатки:
Если гистограмму нужно передать в другой метод (MeanValue), то нужно передавать все три эти параметра.
Программист должен следить, за тем, какая пара значений связана с каким из массивов.
Программист может изменить значения переменных или содержание массива.

Слайд 17

Объектно-ориентированное программирование (ООП)
ООП – программирование, которое опирается на классы и объекты.
Класс

– описание типа объектов, т.е. их свойств, множества значений и действий, который можно выполнять над объектами данного типа.
Объект (экземпляр класса) – конкретный представитель класса.
Класс – фактически тип данных, объект – переменная.
Попробуем применить ООП для решения проблем гистограммы!

Слайд 18

ООП. Реализация в C#
Класс можно располагать внутри пространства имен.
Его можно даже

внутри класса, но пока этого делать не будем.
Если пользоваться мастером добавления в Visual Studio, то он добавит класс и в другой файл с тем же названием.
Контекстное меню на проекте->Добавить новый класс

Слайд 19

ООП. Объявление класса в C#
public class Histogram
{ // Левая и правая граница
public

double LeftEdge;
public double RightEdge;
public int [] Data; // Массив
}
Для использования класса нужно создать объект и работать с ним. Например, в Main:
Histogram h = new Histogram ();
h.LeftEdge = 0; h.RightEdge = 10; h.Data = new int [10];
Теперь вместо 3-х параметров в методы Hist и MeanValue можно передавать ТОЛЬКО ОДИН.

Слайд 20

ООП. Конструкторы в C#
Конструктор – специальный метод, который позволяет создавать объекты

данного типа.
public class Histogram { // Левая и правая граница
public double LeftEdge;
public double RightEdge;
public int [] Data; // Массив
public Histogram(double leftEdge, double rightEdge, int N)
{
LeftEdge = leftEdge;
RightEdge = rightEdge;
Data = new int[N];
}
}
Теперь можно в Main:
Histogram h = new Histogram (0, 10, 10); // Без дополнительных присваиваний

Слайд 21

ООП. Конструкторы в C#
Конструктор – специальный метод, который позволяет создавать объекты

данного типа.
public class Histogram {
…
public Histogram(double leftEdge, double rightEdge, int N)
{
…
}
}
Конструктор имеет то же имя, что и класс .
При объявлении конструктора нельзя указать тип возвращаемого значения.

Слайд 22

ООП. Добавляем методы в C#
public class Histogram {
…
public Histogram(double leftEdge, double

rightEdge, int N)
{
…
}
//Метод автоматически получает доступ к данным объекта!
public void Hist(double x)
{
int i = (int) ((x-LeftEdge)/((RightEdge-LeftEdge)/Data.Length));
if(i >= 0 && i < Data.Length)
Data[i]++;
}
}
Теперь можно в Main:
Histogram h = new Histogram (0, 10, 12);
h.Hist(x);

Слайд 23

ООП. Добавляем методы в C#
public class Histogram {
…
public Histogram(double leftEdge, double

rightEdge, int N){ … }
public void Hist(double x){ … }
public double MeanValue () {
double sum = 0, d = (RightEdge -LeftEdge)/Data.Length;
int N = 0;
for(int I = 0; I < Data.Length; i++)
{
N += Data [i];
sum += Data [i]*((i+0.5)*d + LeftEdge);
}
if(N>0) return sum/N;
else return 0;
}
}
Теперь можно в Main:
Double a = h.MeanValue();

Слайд 24

ООП Общие замечания
Класс позволил Histogram нам объединить в одном понятии объединить

данные гистограммы (int [] Data, double LeftEdge, RightEdge ) и методы (Hist, MeanValue).
При создании каждого объекта класса Histogram все данные создаются автоматически.
При вызове метода Hist количество параметров уменьшилось, программист не сможет внести путаницы, ошибочно указывая с каким массивом и какими границами.
При вызове метода MeanValue вообще не нужны параметры!
При построении большого (3-20) количества гистограмм это существенные преимущества!

Слайд 25

Контрольные вопросы
Что такое ООП?
Чему соответствуют понятия Класс и Объект в функциональном

программировании?
Где объявляются новые классы в C#?
Что означает слово Public в ООП?
Что такое Конструктор? В чем его особенности в C#?
Как создать объект в C#?
Как вызвать метод для конкретного объекта в C#?

Слайд 26

Статические методы и классы
Объект объединяет в себе данные и методы.
Бывают

ситуации, когда данных связанных с конкретным объектом нет!
Например, sin, sqrt, … Все необходимые данные каждый раз передаются параметром!
В этом случае применяются статические классы и методы.

Слайд 27

Класс фильтра “бегущее среднее”
Массив данных, ширина фильтра.
public static class Filter
{
static double

GetVal(double [] a, int j)
{
int N = a.Length-1;
return a[Math.Abs(Math.Abs(j + N) % (2*N) - N)];
}
public static double [] RunningAvrgFilter(double[] d, int N)
{
Double [] r = new Double[a.Length];
n = 2 * (n / 2) + 1; // Обеспечили нечетность
Double currentSum = 0;
for(int i = -n/2 ; i <= n/2; i++)
currentSum += GetVal(a,i);
for(int j = 0; j < r.Length; j++) {
r[j] = currentSum/n;
currentSum = currentSum
- GetVal(a, j - n / 2) + GetVal(a, j + 1 + n / 2);
}
}
}

ПЯВУ. Основы программирования. Лекция 11. Гистограммы. Основы ООП на примере гистограммы

Содержание

Контрольные вопросыЧто такое Метод?Где может располагаться в программе определение метода?Что такое

ГистограммыГистограмма – частотное представление данных (диаграмма).Гистограмма – программное средство, позволяющее обрабатывать

Гистограмма (анализ)Имеется поток входных данных. Что это? Входной поток определяет события.

Гистограмма (анализ 2)Задача. Имеется N типов событий. Имеется так же входной

Гистограмма (конкретизация)Задача. Имеется входной поток данных, представляющий собой числа в диапазоне

Гистограмма (проектирование)Очевидно, для хранения гистограммы нужен массив длины N. Назовем его

Гистограмма (реализация)static void Hist(double x, int [] h, double A, double

Гистограмма Вспомогательный методstatic void WriteHist(int [] h){ Console.Write(h[0]); for(int i = 1; i

Гистограмма Использование.{ Random r = new Random(); int [] hist = new int

Гистограмма. Применение.Можно ли вычислить среднее значение входных данных по гистограмме?Какие данные

Гистограмма. Применение.static double MeanValue (double A, double B, int[]h){ double sum =

Вопросы для повторенияКакими свойствами обладает переменная?Где можно и где нельзя использовать

Вопросы для повторенияСформулируйте задачу фильтрации методом бегущего среднего. Всегда ли она

Гистограмма (недостатки)Гистограмма в программе была представлена: массивом, двумя числами (границами диапазона)отдельным

Объектно-ориентированное программирование (ООП)ООП – программирование, которое опирается на классы и объекты.Класс

ООП. Реализация в C#Класс можно располагать внутри пространства имен.Его можно даже

ООП. Объявление класса в C#public class Histogram{ // Левая и правая граница public

ООП. Конструкторы в C#Конструктор – специальный метод, который позволяет создавать объекты

ООП. Конструкторы в C#Конструктор – специальный метод, который позволяет создавать объекты

ООП. Добавляем методы в C#public class Histogram { … public Histogram(double leftEdge, double

ООП. Добавляем методы в C#public class Histogram { … public Histogram(double leftEdge, double

ООП Общие замечанияКласс позволил Histogram нам объединить в одном понятии объединить

Контрольные вопросыЧто такое ООП?Чему соответствуют понятия Класс и Объект в функциональном

Статические методы и классыОбъект объединяет в себе данные и методы. Бывают

Класс фильтра “бегущее среднее”Массив данных, ширина фильтра.public static class Filter{ static double

Похожие презентации

Контрольные вопросы
Что такое Метод?
Где может располагаться в программе определение метода?
Что такое

Гистограммы
Гистограмма – частотное представление данных (диаграмма).
Гистограмма – программное средство, позволяющее обрабатывать

Гистограмма (анализ)
Имеется поток входных данных. Что это?
Входной поток определяет события.

Гистограмма (анализ 2)
Задача. Имеется N типов событий. Имеется так же входной

Гистограмма (конкретизация)
Задача. Имеется входной поток данных, представляющий собой числа в диапазоне

Гистограмма (проектирование)
Очевидно, для хранения гистограммы нужен массив длины N. Назовем его

Гистограмма (реализация)
static void Hist(double x, int [] h, double A, double

Гистограмма Вспомогательный метод
static void WriteHist(int [] h)
{
Console.Write(h[0]);
for(int i = 1; i

Гистограмма Использование.
{
Random r = new Random();
int [] hist = new int

Гистограмма. Применение.
Можно ли вычислить среднее значение входных данных по гистограмме?
Какие данные

Гистограмма. Применение.
static double MeanValue (double A, double B, int[]h)
{
double sum =

Вопросы для повторения
Какими свойствами обладает переменная?
Где можно и где нельзя использовать

Вопросы для повторения
Сформулируйте задачу фильтрации методом бегущего среднего. Всегда ли она

Гистограмма (недостатки)
Гистограмма в программе была представлена:
массивом,
двумя числами (границами диапазона)
отдельным

Объектно-ориентированное программирование (ООП)
ООП – программирование, которое опирается на классы и объекты.
Класс

ООП. Реализация в C#
Класс можно располагать внутри пространства имен.
Его можно даже

ООП. Объявление класса в C#
public class Histogram
{ // Левая и правая граница
public

ООП. Конструкторы в C#
Конструктор – специальный метод, который позволяет создавать объекты

ООП. Конструкторы в C#
Конструктор – специальный метод, который позволяет создавать объекты

ООП. Добавляем методы в C#
public class Histogram {
…
public Histogram(double leftEdge, double

ООП. Добавляем методы в C#
public class Histogram {
…
public Histogram(double leftEdge, double

ООП Общие замечания
Класс позволил Histogram нам объединить в одном понятии объединить

Контрольные вопросы
Что такое ООП?
Чему соответствуют понятия Класс и Объект в функциональном

Статические методы и классы
Объект объединяет в себе данные и методы.
Бывают

Класс фильтра “бегущее среднее”
Массив данных, ширина фильтра.
public static class Filter
{
static double