Термины
Упражнения
1. Рассмотрим еще один способ определения функции, вычисляющей факториал.
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
π/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.
• Использовать библиотеку графического пользовательского интерфейса. Именно это мы делаем, когда хотим, чтобы взаимодействие пользователя с программой осуществлялось посредством манипулирования объектами на экране (указание, щелчки, перетаскивание и опускание, зависание и т.д.). Часто (но не всегда) этот стиль связан с интенсивным отображением графической информации на экране. Любой пользователь современных компьютеров может привести такие примеры. Любой пользователь, желающий “почувствовать” стиль приложения операционных систем Windows/Mac, должен использовать графический пользовательский интерфейс.
