Теоретические и практические основы разрабатываемой темы

РЕФЕРАТ

 

Курсовая работа по дисциплине «Основы дискретной математики» на тему: «Программа – конструктор для построения МП – транслятора по его параметрам с последующей проверкой задаваемых пользователем цепочек»

В работе рассмотрен вопрос построения автоматов-трансляторов с магазинной памятью, проверкой задаваемых цепочек. Программу можно использовать в учебных целях, для построения автоматов с последующим использованием созданных файлов в других приложениях, создаваемых с помощью среды программирования Delphi.

Работа посвящена изучению такого раздела дискретной математики, как автоматы-трансляторы с магазинной памятью. На основе полученных знаний разработан программный продукт, реализующий построение МП-транслятора путем задания управляющей таблицы.

При работе приложение позволяет пользователю построить транслятор. Затем пользователь может выполнить проверку цепочки. Если пользователь изучит теоретический материал, то работа не вызовет большого затруднения. Теоретический материал излагается ниже в записке, а также в реализованной справочной службы программы. Работа программного продукта реализована достаточно наглядно, что делает его пригодным для использования его в целях более качественного обучения студентов по указанному выше разделу дискретной математики.

Ключевые слова:

дискретная математика, МП-транслятор, управляющая таблица, входная цепочка, выходная цепочка.

 

Введение

В настоящее время компьютеры все чаще используются не только для обработки данных и уточнения параметров моделей, но и для постановки компьютерного эксперимента, во многих случаях призванного заменить дорогостоящий натурный эксперимент. Поэтому дальнейшее развитие математического моделирования связано с применением современных средств компьютерной математики как инструмента подготовки высококвалифицированных специалистов, построения содержательных моделей, накопления и хранения информации, полученной в результате исследования этих моделей, т.е. с разработкой новых информационных технологий для образования и научных исследований.

Развитие научно-технического прогресса ведет к росту потребности в технических, математических и иных расчетах, в соответствующих программных продуктах. Не последнее место в научных исследованиях занимает математическое моделирование с применением информационных технологий. В электротехнике и электронике широко используют MathCAD для проектирования всевозможные процессов, импульсов, сигналов.

    Также математическое моделирование используется в металлургических направлениях. В частности в ДГМА производится математическое моделирование горячей и холодной прокатки на языке PASCAL. Производится математическое моделирование процесса переворачивания сталеразливочных ковшей, расчет механических свойств разных металлов и сплавов в условиях холодной деформации, анализ влияния выходных параметров процесса холодной прокатки на величину основных энергосиловых параметров.

В связи с широким распространением быстродействующих электронно-вычислительных машин главной задачей математического моделирования стала задача обеспечения интерактивности взаимодействия исследователя с моделируемым объектом, в том числе, в реальном времени. В научных исследованиях это сводится к определению архитектуры и состава программно аппаратных средств интерфейса пользователя, предварительной обработке исходных данных с учетом их амплитуды, частотных и временных характеристик, идентификации, прогнозированию и управлению, исследуемым объектом. Научные достижения включают методики разработки инструментальных средств и ряд алгоритмов для обеспечения человеко-машинного интерфейса, предварительной обработки данных и идентификации нелинейных динамических систем, визуализации полученных результатов.

Реферат

 

Дискретная математика – раздел математики, занимающийся изучением свойств объектов конечного характера.

Дискретная математика включает в себя такие разделы как множества, алгебра высказываний, теория конечных автоматов, теория графов.

В этой курсовой работе будет предпринята попытка раскрыть как можно шире понятие автоматов-трансляторов с магазинной памятью.

Delphi является одним из наиболее быстрых средств для реализации поставленной задачи (написание кода программы и визуальное создание вида программы занимают очень короткий промежуток времени по сравнению с другими языками).

Однако основная ценность приложения – алгоритмическая поддержка. С одной стороны разработка качественного интерфейса заметно облегчается при использовании сред визуального программирования, а с другой стороны для разработки завершенных корректных приложений необходима теоретическая база.

При разработке программного продукта использовалась интегрированная среда Delphi 6.

 

Теория конечных автоматов

Конечный автомат(в дальнейшем КА) - абстрактное вычислительное устройство с фиксированным и конечным объемом памяти, которое на входе читает цепочки(последовательности символов некоторого алфавита), а на выходе сообщает об их принадлежности к некоторому множеству, для распознания которого он построен.

По сути КА работает как фильтр, который пропускает "правильные" цепочки. Другая трактовка КА - компактный алгоритм распознания регулярных, в том числе и бесконечных множеств, который строит программист перед началом кодирования (реализацией алгоритма на конкретном языке).

Далеко не для всех регулярных множеств можно построить

КА-распознаватель, так как КА не имеет возможности сосчитать и запомнить количество символов обрабатываемой цепочки. Для этой цели используется специальное устройство - магазин, в который можно помещать символы или удалять их, запоминая или сравнивая количество символов входной цепочки. Такой автомат называется автоматом распознавателем с магазинной памятью (сокращенно – МП-распознавателем).

Но в ряде случаев при обработке регулярного множества необходимо его преобразование в другое множество. Такие действия может выполнять МП-транслятор, на выходе которого будет формироваться выходная цепочка.

МП-транслятор задается:

1.Конечным множеством входных символов (включая символ конца цепочки "¶").

2.Конечным множеством выходных символов.

3.Конечным множеством магазинных символов (включая маркер дна магазина - '¤').

4.Конечным множеством состояний.

5.Упpавляющей таблицей, котоpая каждой комбинации трех параметров: входной символ, магазинный символ(верхний символ магазина), состояние - ставит в соответствие четыре параметра: действие с магазином, входным символом, состоянием и выходным символом.

5.Hачальной конфигурацией (начальное состояние и начальное содеpжимое магазина).

6.Множеством допускающих конфигураций (комбинаций - состояние МП-транслятора и верхний символ магазина в момент, когда приходит символ "конец цепочки").

Допускаемые операции над входом:

1.Держать входной символ (Д).

2.Перейти к очередному символу (П).

Примечание: запрещено запрашивать входной символ после прихода символа "¶"("конец цепочки").

Допускаемые операции над магазином

1.Втолкнуть в магазин магазинный символ, к примеру А (Вт.А).

2.Вытолкнуть из магазина верхний символ, к примеру А (Выт.А).

3.Оставить магазин без изменений (О).

Ряд ячеек управляющей таблицы может без деления на поля заполняться символом Е (состояние ошибки). Если МП-транслятор попал в такое состояние, то обработка цепочки прекращается и такая цепочка отвергается.

Результатом работы для МП-транслятора будет сообщение "допустить" или "отвергнуть" и цепочка получаемая на выходе. Входная цепочка допускается МП-транслятором, если под воздействием этой цепочки автомат, начавший работу в начальной конфигурации (в начальном состоянии и с начальным содержимым магазина) приходит к допускающей конфигурации после поступления символа "конец цепочки", иначе цепочка отвергается.

Рассмотрим строение ячейки в таблице переходов МП-транслятора.

 

 

 

Рис. 1 – вид ячейки МП-транслятора

 

Построение МП-транслятора для распознания заданного множества цепочек - процесс творческий и неоднозначный. Теоретически для распознания одного и того же множества цепочек можно построить бесконечное множество КА. Описанный выше принцип распознания применим далеко не ко всякому регулярному множеству.

 

Рис. 3 – Функциональная схема программного продукта

Иерархия экранных форм

Главное окно

 

Для создания нового МП-транслятора необходимо выбрать из меню файл Новый. Добавить символы, состояния, магазинные символы с помощью кнопки Добавить.

 

 

В результате этих действий получим заготовку управляющей таблицы. Потом следует заполнить ячейки, для этого необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по ячейке. После этого появится окно редактирования ячейки.

Окно редактирования ячейки

 

Заполнив таблицу, пользователь может проверить цепочку на принадлежность данному множеству для которого построен МП- транслятор. Для этого нужно щелкнуть на кнопке РАЗБОР ЦЕПОЧКИ и в окно РАЗБОР ввести разбираемую цепочку. Вводимая цепочка должна содержать символы, используемые при построении транслятора, иначе будет выведено сообщение

 

 

Если не возникнет ошибка вводимых данных, будет получен результ:

цепочка допущена или нет и цепочка на выход.

 

 

Требования к аппаратным средствам

 

Для эффективной работы спроектированного программного комплекса необходимо выполнение следующих требований к аппаратному и программному обеспечению:

· CPU не ниже Pentium-133

· 8 Mb оперативной памяти (желательно 32 Mb)

· минимум 1Mb свободного дискового пространства

· 1 Mb видеопамяти

· операционная система Windows 95/98/2000/NT.

· Манипулятор мышь.

Приложение было тестировано на следующих конфигурациях:

·   Intel Celeron 400, 32 Mb RAM, Windows 98

·   Intel Pentium || Celeron 266, 64 Mb RAM, Windows 98

·   AMD K6 || 333, 64 Mb RAM, Windows NT 4.0

·   Intel Pentium 166, 16 Mb RAM, Windows 95

 

Вывод

В ходе разработки курсового проекта я ближе ознакомился с теорией МП- трансляторов, научился писать программы - конструкторы для построения МП – транслятора по его параметрам с последующей проверкой задаваемых цепочек, закрепил знания по системному программированию. Разрабатывая программу, я научился применять знания дискретной математике, что облегчает работу программиста.

В дальнейшем хотелось бы улучшить программный продукт -улучшить интерфейс.

 

Листинг программы:

 

unit DmKurs;

 

interface

 

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,

MPunit, ComCtrls, ToolWin, Menus, StdCtrls, ExtCtrls, Grids,Addun,

ActnList, ImgList, ExtDlgs, Buttons, ButtonComps, RunText;

 

type

TMainPr = class(TForm)

StatusBar1: TStatusBar;

MainMenu1: TMainMenu;

pc1: TPageControl;

File1: TMenuItem;

Help1: TMenuItem;

New1: TMenuItem;

Save1: TMenuItem;

Load1: TMenuItem;

N1: TMenuItem;

Exit1: TMenuItem;

tsEdit: TTabSheet;

ActionList1: TActionList;

alCreateNew: TAction;

ImageList1: TImageList;

tsCheck: TTabSheet;

dgMP: TDrawGrid;

alRepaint: TAction;

ToolBar1: TToolBar;

tbNew: TToolButton;

alSave: TAction;

sd1: TSaveDialog;

ToolButton1: TToolButton;

ToolButton2: TToolButton;

alLoad: TAction;

od1: TOpenDialog;

pm: TPopupMenu;

New2: TMenuItem;

Save2: TMenuItem;

Load2: TMenuItem;

N2: TMenuItem;

Exit2: TMenuItem;

spd1: TSavePictureDialog;

tsAdd: TTabSheet;

alExit: TAction;

tlSavePicture: TToolButton;

N3: TMenuItem;

N4: TMenuItem;

N5: TMenuItem;

alHelp: TAction;

ToolButton3: TToolButton;

N6: TMenuItem;

N7: TMenuItem;

GroupBox2: TGroupBox;

buSymbAdd: TButton;

buDelSymb: TButton;

buClear: TButton;

Panel6: TPanel;

Label15: TLabel;

buNextStep: TButton;

lbStep: TListBox;

rgCheck: TRadioGroup;

buCheck: TButton;

plStData: TPanel;

buStopTrace: TBitBtn;

Panel1: TPanel;

lbResult: TLabel;

plChain: TEdit;

GroupBox1: TGroupBox;

mmNotes: TMemo;

Panel3: TPanel;

Label9: TLabel;

sgStartMag: TStringGrid;

buStartAdd: TButton;

buStartDel: TButton;

Panel4: TPanel;

Label10: TLabel;

cbStartingSt: TComboBox;

Panel5: TPanel;

Label11: TLabel;

Label12: TLabel;

Label13: TLabel;

Label14: TLabel;

cbStEd: TComboBox;

cbMagStEd: TComboBox;

cbSymbEd: TComboBox;

buCellEdit: TButton;

Panel2: TPanel;

Panel7: TPanel;

Label1: TLabel;

Label4: TLabel;

Label6: TLabel;

Label8: TLabel;

lbStNum: TLabel;

lbFirstSt: TLabel;

Label7: TLabel;

sgMagList: TStringGrid;

sgSymbList: TStringGrid;

sgMagStart: TStringGrid;

Panel8: TPanel;

sgGood: TStringGrid;

Label5: TLabel;

rgWhatAdd: TRadioGroup;

Panel9: TPanel;

Button1: TButton;

procedure FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

procedure tsAddShow(Sender: TObject);

procedure tsEditShow(Sender: TObject);

procedure buStartAddClick(Sender: TObject);

procedure buStartDelClick(Sender: TObject);

procedure alCreateNewExecute(Sender: TObject);

procedure cbStartingStChange(Sender: TObject);

procedure buCellEditClick(Sender: TObject);

procedure sgGoodSelectCell(Sender: TObject; ACol, ARow: Integer;

var CanSelect: Boolean);

procedure buSymbAddClick(Sender: TObject);

procedure buDelSymbClick(Sender: TObject);

procedure buClearClick(Sender: TObject);

procedure buCheckClick(Sender: TObject);

procedure PaintMP;

procedure ChangeGood(i,j:integer);

procedure dgMPDrawCell(Sender: TObject; ACol, ARow: Integer;

Rect: TRect; State: TGridDrawState);

procedure alRepaintExecute(Sender: TObject);

procedure dgMPTopLeftChanged(Sender: TObject);

procedure dgMPSelectCell(Sender: TObject; ACol, ARow: Integer;

var CanSelect: Boolean);

procedure alSaveExecute(Sender: TObject);

procedure alLoadExecute(Sender: TObject);

procedure FormCreate(Sender: TObject);

procedure buStopTraceClick(Sender: TObject);

procedure FormResize(Sender: TObject);

procedure Step;

procedure SetTrace;

procedure buNextStepClick(Sender: TObject);

procedure alExitExecute(Sender: TObject);

procedure alHelpExecute(Sender: TObject);

procedure N5Click(Sender: TObject);

procedure Button1Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

 

var

MainPr: TMainPr;

MP:TMPRasp;

Color1:Integer=clRed;

Color2:Integer=clWhite;

Color3:Integer=clYellow;

Color4:Integer=clFuchsia;

 

implementation

 

uses EditUn, AboutUn;

 

const CellSize=60;

LineEnd='¶';

drx=4;

dry=4;

Ready:boolean=false;

StepOver:boolean=false;

Num1=4;

TracePar:array [1..Num1] of String=

('Номер символа в строке: ',

'Символ: ',

'Текущее состояние: ',

'Верхний символ магазина: ');

SaveDir='Save';

PicturesDir='Pictures';

 

var DrawSt,DrawMg,DrawSmb:boolean;

tmp:TBitmap;

TempParams:TSaveMP;

initialdir:string;

St,tt,ss:word;

TraceResult:boolean;

SymbI:integer;

Chain:string;

{$R *.DFM}

 

 

procedure TMainPr.FormClose(Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

var MDR:integer;

begin

if Ready then begin

MDR:=MessageDlg('Сохранить текущий МП-транслятор?',mtConfirmation,[mbYes,mbNo,mbCancel],0);

if MDR<>MrCancel then begin

if MDR=mrYes then alSaveExecute(Sender);

Mp.Del;

Mp.Free;

TMP.free;

Ready:=false;

end

else Action:=caNone;

end;

end;

 

procedure TMainPr.tsAddShow(Sender: TObject);

var i,j:byte;

begin

if Ready then begin

with mp.params do begin

sgGood.ColCount:=MagSymbNum+1;

sgGood.RowCount:=StateNum+1;

for j:=1 to StateNum do

sgGood.cells[0,j]:='S'+inttostr(j);

for i:=1 to MagSymbNum do begin

sgGood.cells[i,0]:=MagSymbols[i];

for j:=1 to StateNum do begin

if MP.Good[j,i] then

sgGood.Cells[i,j]:='Доп.'

else

sgGood.Cells[i,j]:='Отв.'

end;

end;

end;

lbStNum.caption:=inttostr(Mp.Params.StateNum);

lbFirstSt.caption:=inttostr(Mp.Params.StartingState);

sgMagList.colcount:=mp.Params.MagSymbNum;

sgSymbList.colcount:=mp.Params.SymbNum+1;

sgMagStart.ColCount:=length(mp.params.StartingMagState);

for i:=1 to mp.Params.MagSymbNum do begin

sgMagList.Cells[i-1,0]:=mp.Params.MagSymbols[i];

end;

if Mp.Params.SymbNum=0 then sgSymbList.Cells[0,0]:=LineEnd

else

for i:=1 to mp.Params.SymbNum do begin

sgSymbList.Cells[i,0]:=mp.Params.Symbols[i];

end;

for i:=1 to Length(mp.Params.StartingMagState) do begin

sgMagStart.Cells[i-1,0]:=mp.Params.StartingMagState[i];

end;

end;

end;

procedure TMainPr.tsEditShow(Sender: TObject);

var i:byte;

begin

if Ready then begin

With MP.Params do begin

sgStartMag.ColCount:=length(StartingMagState);

for i:=1 to Length(StartingMagState) do begin

sgStartMag.Cells[i-1,0]:=StartingMagState[i];

end;

if DrawSt then begin

cbStartingSt.items.clear;

for i:=1 to StateNum do begin

cbStartingst.items.add('S'+inttostr(i));

end;

cbStEd.items.clear;

cbStartingst.ItemIndex:=StartingState-1;

cbStartingst.text:=cbStartingst.items[cbStartingst.ItemIndex];

for i:=1 to StateNum do begin

cbStEd.items.add('S'+inttostr(i));

end;

cbStEd.ItemIndex:=StartingState-1;

cbStEd.text:=cbStEd.items[cbStEd.ItemIndex];

end;

if DrawMg then begin

cbMagStEd.items.clear;

for i:=1 to MagSymbNum do begin

cbMagStEd.items.add(MagSymbols[i]);

end;

cbMagStEd.text:=cbMagStEd.items[0];

end;

if DrawSmb then begin

cbSymbEd.items.clear;

for i:=1 to SymbNum do begin

cbSymbEd.items.add(Symbols[i]);

end;

cbSymbEd.text:=cbSymbEd.items[0];

end;

end;

DrawSt:=false;

DrawMg:=false;

DrawSmb:=false;

end;

end;

 

procedure TMainPr.buStartAddClick(Sender: TObject);

var MR:word;

begin

if ready then begin

WhatAdd:=MgA;

Send:=copy(Mp.Params.MagSymbols,2,Length(Mp.Params.MagSymbols));

MR:=Adding.ShowModal;

if MR=100 then begin

MP.Params.StartingMagState:=Mp.Params.StartingMagState+res;

end;

tsEdit.Hide;

tsEdit.Show;

end;

end;

 

procedure TMainPr.buStartDelClick(Sender: TObject);

begin

if ready then begin

if length(Mp.Params.StartingMagState)>1 then begin

Mp.Params.StartingMagState:=

copy(Mp.Params.StartingMagState,1,Length(Mp.Params.StartingMagState)-1);

end;

tsEdit.Hide;

tsEdit.Show;

end;

end;

 

procedure TMainPr.alCreateNewExecute(Sender: TObject);

label 1;

var c:word;

begin

if not ready then begin

Ready:=true;

1: MP:=TMPRasp.Create;

lbResult.Caption:='';

mmNotes.Clear;

Mp.Init;

tsAdd.Hide;

tsAdd.show;

DrawSt:=true;

DrawMg:=true;

DrawSmb:=true;

TMP:=TBitmap.create;

mmNotes.text:='';

plChain.Text:='';

dgMP.DefaultColWidth:=CellSize;

dgMP.DefaultRowHeight:=CellSize;

paintMP;

end

else begin

c:=MessageDlg('Сохранить файл?',mtConfirmation,[mbYes,mbNo,mbCancel],0);

case c of

mrYes: begin

alSaveExecute(Sender);

goto 1;

end;

mrNo: begin

goto 1;

end;

mrCancel: begin

;

end;

end;

end;

end;

 

procedure TMainPr.cbStartingStChange(Sender: TObject);

begin

if ready then begin

if cbStartingSt.ItemIndex<>-1 then

Mp.Params.StartingState:=cbStartingSt.ItemIndex+1;

end;

end;

 

procedure TMainPr.buCellEditClick(Sender: TObject);

var MR:integer;

begin

if ready then begin

ii:=cbStEd.ItemIndex+1;

if length(trim(cbMagStEd.text))=1 then

jj:=mp.MagSymbPos(cbMagStEd.text[1]);

if length(trim(cbSymbEd.text))=1 then

kk:=mp.SymbPos(cbSymbEd.text[1]);

if (ii>0) and (jj>0) and (kk>0) then begin

Mr:=Editing.ShowModal;

if mr=111 then begin

PaintMP;

mp.cell[ii,jj,kk]:=temp;

end;

end

else

MessageDlg('Неверно определена ячейка!'

,mtWarning,[mbOk],0);

end;

end;

 

procedure TMainPr.sgGoodSelectCell(Sender: TObject; ACol, ARow: Integer;

var CanSelect: Boolean);

begin

ChangeGood(ARow,ACol);

sgGood.Hide;

sgGood.Show;

end;

procedure TMainPr.buSymbAddClick(Sender: TObject);

var MR:Integer;

begin

if ready then begin

WhatAdd:=SmbA;

Send:=copy(Mp.Params.Symbols,1,Length(Mp.Params.Symbols));

MR:=Adding.ShowModal;

if MR=100 then begin

plChain.Text:=plChain.Text+res;

lbResult.Caption:='';

end;

tsCheck.Hide;

tsCheck.Show;

end;

end;

 

procedure TMainPr.buDelSymbClick(Sender: TObject);

begin

plChain.Text:=copy(plChain.Text,1,Length(plChain.Text)-1);

lbResult.Caption:='';

end;

 

procedure TMainPr.buClearClick(Sender: TObject);

begin

plChain.Text:='';

lbResult.Caption:='';

end;

 

procedure TMainPr.buCheckClick(Sender: TObject);

var s:string;

i:integer;

ok:boolean;

begin

if Ready then begin

s:=plChain.Text;

if Length(s)=0 then begin

MessageDlg('Не введена цепочка',mtWarning,[mbOk],0);

plChain.SetFocus;

end

else begin

ok:=true;

for i:=1 to length(s) do begin

if pos(s[i],MP.Params.Symbols)=0 then ok:=false;

end;

if ok then begin

case rgCheck.ItemIndex of

0: begin

if Mp.CheckChain(s) then

s:='ДОПУСК '

else

s:='НЕТ ДОПУСКА';

MessageDlg(s+' цепочки',mtinformation,[mbOk],0);

lbResult.Caption:=S;

end;

1: begin

if plChain.Text<>'' then begin

tsEdit.enabled:=false;

bucheck.Enabled:=false;

buSymbAdd.Enabled:=false;

buDelSymb.Enabled:=false;

buClear.Enabled:=false;

buNextStep.Enabled:=True;

buStopTrace.Enabled:=True;

plChain.enabled:=false;

StepOver:=True;

plStData.Caption:='';

TempParams.Params:=Mp.Params;

TempParams.Good:=Mp.Good;

TempParams.cell:=Mp.Cell;

lbStep.Items.Clear;

With MP do begin

SymbI:=1;

TraceResult:=false;

State:=Params.StartingState;

Chain:=plChain.Text;

Stack.Init(Params.StartingMagState);

Ss:=SymbPos(Chain[SymbI]);

tt:=MagSymbPos(Stack.Top);

St:=State;

end;

SetTrace;

PaintMP;

end;

end;

end;

end

else begin

MessageDlg('Некоторые символы строки не соответствуют алфавиту',mtWarning,[mbOk],0);

plChain.SetFocus;

end;

end;

end;

end;

 

procedure TMainPr.PaintMP;

begin

if Ready then

with MP.Params do begin

dgMP.ColCount:=SymbNum+3;

dgMp.RowCount:=StateNum*MagSymbNum+1;

dgMP.hide;

dgMP.Show;

end;

end;

 

procedure TMainPr.dgMPDrawCell(Sender: TObject; ACol, ARow: Integer;

Rect: TRect; State: TGridDrawState);

var a:trect;

x,y,y1,y2:word;

s,D:string;

TC:TMPCell;

begin

if ready then begin

a.Left:=1;

a.Top:=1;

a.Right:=CellSize;

a.Bottom:=CellSize;

tmp.Height:=Cellsize;

tmp.width:=Cellsize;

x:=Acol-1;

y:=ARow;

with mp.params do begin

if y mod MagSymbNum = 0 then

y1:=y div MagSymbNum

else y1:=(y div MagSymbNum)+1;

if y mod MagSymbNum = 0 then

y2:=MagSymbNum

else y2:=y mod MagSymbNum;

with tmp.canvas do begin

if (Acol<2) or (Arow=0) then

Brush.Color:=Color1

else

if (x=Symbnum+1) then

Brush.Color:=Color4

else

Brush.Color:=Color2;

Rectangle(a);

if StepOver and (((y1=st) and (y2=tt) and (x=ss) and (x>0))

or ((y1=st) and (y2=tt) and (ss=0) and (x=Length(Symbols)+1)))

then begin

Brush.Color:=Color3;

Rectangle(a);

end;

if (Arow=0) and (acol>1) then begin

if (x<=SymbNum) then

TextOut((tmp.Width-TextWidth(Symbols[x])) div 2,

(tmp.Height-TextHeight(Symbols[x])) div 2,Symbols[x])

else TextOut((tmp.Width-TextWidth(LineEnd)) div 2,

(tmp.Height-TextHeight(LineEnd)) div 2, LineEnd);

end;

if (Acol=0) and (arow>0) then begin

TextOut((tmp.Width-TextWidth('S'+inttostr(y1))) div 2,

(tmp.Height-TextHeight('S')) div 2,'S'+inttostr(y1));

end;

if (Acol=1) and (arow>0) then begin

TextOut((tmp.Width-TextWidth(MagSymbols[y2])) div 2,

(tmp.Height-TextHeight(MagSymbols[y2])) div 2,MagSymbols[y2]);

end;

if (Acol>1) and (arow>0) then begin

if (x>SymbNum) then begin

if MP.Good[y1,y2] then s:='Доп.'

else s:='Отв.';

TextOut((tmp.Width-TextWidth(s)) div 2,

(tmp.Height-TextHeight(s)) div 2,s);

end

else begin

TC:=MP.Cell[y1,y2,x];

if tc.NextState=Err then begin

s:='Ошибка';

TextOut((tmp.Width-TextWidth(s)) div 2,

(tmp.Height-TextHeight(s)) div 2,s);

end

else begin

MoveTo(0,tmp.height div 3);

Lineto(tmp.width div 2,2*tmp.height div 3);

LineTo(tmp.width,tmp.height div 3);

Moveto(tmp.width div 2,2*tmp.height div 3);

Lineto(tmp.width div 2,tmp.height-14);

 

Moveto(0,tmp.height-14);

Lineto(tmp.width,tmp.height-14);

 

if MP.Cell[y1,y2,x].WithSymb then s:='П'

else s:='Д';

TextOut(tmp.Width-(TextWidth(s)+drx),

tmp.Height-(TextHeight(s)+dry)-14,s);

s:='S'+inttostr(TC.NextState);

TextOut(drx,tmp.Height-(TextHeight(s)+dry)-12,s);

s:=editing.cbWhatDo.Items[tc.mag];

if length(s)>1 then s:=copy(editing.cbWhatDo.Items[tc.mag],1,3)+'.';

TextOut((tmp.Width-(TextWidth(s)))div 2,dry+TextHeight(s),s);

s:=tc.Pushing;

TextOut((tmp.Width-(TextWidth(s)))div 2,dry,s);

D:=tc.Vihod;

TextOut((tmp.Width-TextWidth(D)) div 2,tmp.Height-14,D);

end;

end;

end;

end;

end;

dgMp.canvas.CopyRect(Rect,tmp.canvas,a);

end;

end;

 

procedure TMainPr.alRepaintExecute(Sender: TObject);

begin

if ready then begin

dgMP.Hide;

dgMp.Show;

end;

end;

 

procedure TMainPr.dgMPTopLeftChanged(Sender: TObject);

begin

PaintMP;

end;

 

procedure TMainPr.dgMPSelectCell(Sender: TObject; ACol, ARow: Integer;

var CanSelect: Boolean);

var x,y,y1,y2:word;

Mr:integer;

begin

if not StepOver and Ready then begin

x:=Acol-1;

y:=ARow;

with mp.params do begin

if y mod MagSymbNum = 0 then

y1:=y div MagSymbNum

else y1:=(y div MagSymbNum)+1;

if y mod MagSymbNum = 0 then

y2:=MagSymbNum

else y2:=y mod MagSymbNum;

if (x>0) and (x<=SymbNum) and (Arow>0) then begin

ii:=y1;

jj:=y2;

kk:=x;

cbStEd.ItemIndex:=y1;

cbMagStEd.ItemIndex:=y2;

cbSymbEd.ItemIndex:=x;

cbStEd.text:=cbStEd.items[y1];

cbMagStEd.text:=cbMagStEd.items[y2];

cbSymbEd.text:=cbSymbEd.items[x];

Mr:=Editing.ShowModal;

if mr=111 then begin

mp.cell[ii,jj,kk]:=Result;

PaintMP;

end;

end

else

if (y>0) and (x=SymbNum+1) then begin

changeGood(y1,y2);

if pc1.ActivePageIndex=0 then begin

tsAdd.Hide;

tsAdd.Show;

end;

end;

end;

end;

end;

 

procedure TMainPr.ChangeGood(i, j: integer);

begin

if MessageDlg('Выдействительно хотите изменить состояние ячейки',mtConfirmation,[mbOk,mbCancel],0)=mrOk

then mp.SetGood(i,j);

PaintMP;

end;

 

procedure TMainPr.alSaveExecute(Sender: TObject);

var tmp:Shortstring;

begin

if ready then begin

TMP:= mmNotes.text;

sd1.initialdir:=initialdir+SaveDir;

if sd1.execute then begin

mp.savetofile(tmp,sd1.filename);

end;

end;

end;

 

procedure TMainPr.alLoadExecute(Sender: TObject);

label 1;

var c:integer;

note:string;

begin

od1.initialdir:=initialdir+savedir;

if ready then begin

c:=MessageDlg('Сохранить текущий МП-транслятор?',mtConfirmation,[mbYes,mbNo,mbCancel],0);

case c of

mrYes: begin

alSaveExecute(Sender);

end;

mrNo: begin

;

end;

mrCancel: begin

goto 1;

end;

end;

end;

if od1.Execute then begin

pc1.Enabled:=true;

Ready:=true;

MP:=TMPRasp.Create;

MP.LoadFromFile(od1.FileName,note);

mmNotes.text:=note;

plChain.Text:='';

tsAdd.Hide;

tsAdd.show;

tsEdit.Hide;

tsEdit.show;

tsCheck.hide;

tsCheck.show;

DrawSt:=true;

DrawMg:=true;

DrawSmb:=true;

TMP:=TBitmap.create;

dgMP.DefaultColWidth:=CellSize;

dgMP.DefaultRowHeight:=CellSize;

paintMP;

end;

1: end;

 

procedure TMainPr.FormCreate(Sender: TObject);

var s:string;

i:integer;

begin

Application.Title:='ОДМ. МП-транслятор';

s:=paramstr(0);

i:=length(s);

while s[i]<>'\' do

i:=i-1;

initialdir:=copy(s,1,i);

end;

 

procedure TMainPr.buStopTraceClick(Sender: TObject);

begin

if ready then begin

tsEdit.enabled:=true;

bucheck.Enabled:=true;

buSymbAdd.Enabled:=true;

buDelSymb.Enabled:=true;

buClear.Enabled:=true;

buNextStep.Enabled:=False;

buStopTrace.Enabled:=False;

plChain.enabled:=true;

StepOver:=False;

MP.Params:=TempParams.Params;

MP.Good:=TempParams.Good;

MP.cell:=TempParams.Cell;

if TraceResult then lbResult.caption:='ДОПУСК'

else lbResult.caption:='НЕТ ДОПУСКА';

PaintMP;

end;

end;

 

procedure TMainPr.FormResize(Sender: TObject);

begin

PaintMp;

end;

 

procedure TMainPr.SetTrace;

var i:integer;

s:string;

begin

plStData.caption:=MP.Stack.Data;

lbStep.Items.clear;

for i:=1 to Num1 do begin

case i of

1: begin

s:=inttostr(SymbI);

end;

2: begin

if SymbI>Length(Chain) then s:=LineEnd

else s:=Mp.Params.Symbols[ss];

end;

3: begin

s:='S'+inttostr(St);

end;

4: begin

s:=MP.Stack.Top;

end;

end;

lbStep.Items.Add(TracePar[i]+s);

end;

end;

 

procedure TMainPr.Step;

begin

With mp do begin

if (State<>Err) and (SymbI<=Length(Chain)) then begin

Ss:=SymbPos(Chain[SymbI]);

if Ss>0 then begin

tt:=MagSymbPos(Stack.Top);

St:=State;

With Cell[St,Tt,Ss] do begin

SetMag(Mag,Pushing);

State:=NextState;

if WithSymb then SymbI:=SymbI+1;

end;

Ss:=SymbPos(Chain[SymbI]);

tt:=MagSymbPos(Stack.Top);

St:=State;

end

Else State:=Err;

end;

If (State<>Err) and (SymbI=Length(Chain)+1) then begin

tt:=MagSymbPos(Stack.Top);

TraceResult:=Good[State,tt];

buNextStep.Enabled:=False;

end

else if State=Err then begin

lbResult.caption:='НЕТ ДОПУСКА';

buNextStep.Enabled:=False;

end;

end;

end;

procedure TMainPr.buNextStepClick(Sender: TObject);

var s:string;

begin

Step;

SetTrace;

PaintMp;

if buNextStep.Enabled=False then begin

if TraceResult then

s:='ДОПУСК '

else

s:='НЕТ ДОПУСКА';

MessageDlg(s+' цепочки',mtinformation,[mbOk],0);

lbResult.Caption:=S;

end;

end;

 

procedure TMainPr.alExitExecute(Sender: TObject);

begin

MainPr.Close;

end;

 

procedure TMainPr.alHelpExecute(Sender: TObject);

begin

Application.HelpCommand(HELP_finder,0);

end;

 

procedure TMainPr.N5Click(Sender: TObject);

begin

About.ShowModal;

end;

procedure TMainPr.Button1Click(Sender: TObject);

var MR:word;

begin

if ready then begin

with rgWhatAdd do begin

case ItemIndex of

0: begin WhatAdd:=St; Send:=''; end;

1: begin WhatAdd:=MgS; Send:=Mp.Params.MagSymbols; end;

2: begin WhatAdd:=Smb; Send:=Mp.Params.Symbols; end;

end;

end;

MR:=Adding.ShowModal;

if MR=100 then begin

with rgWhatAdd do begin

case ItemIndex of

0: begin

if not mp.AddState

then MessageDlg('Невозможно добавить новое состояние!'

,mtWarning,[mbOk],0);

DrawSt:=True;

end;

1: begin

if not mp.AddMagState(res)

then MessageDlg('Невозможно добавить новый магазинный символ!'

,mtWarning,[mbOk],0);

DrawMg:=True;

end;

2: begin

if not mp.AddSymb(res)

then MessageDlg('Невозможно добавить новый символ!'

,mtWarning,[mbOk],0);

DrawSmb:=True;

end;

end;

PaintMp;

end;

end;

tsEdit.Hide;

tsEdit.Show;

end;

 

end;

 

end.

РЕФЕРАТ

 

Курсовая работа по дисциплине «Основы дискретной математики» на тему: «Программа – конструктор для построения МП – транслятора по его параметрам с последующей проверкой задаваемых пользователем цепочек»

В работе рассмотрен вопрос построения автоматов-трансляторов с магазинной памятью, проверкой задаваемых цепочек. Программу можно использовать в учебных целях, для построения автоматов с последующим использованием созданных файлов в других приложениях, создаваемых с помощью среды программирования Delphi.

Работа посвящена изучению такого раздела дискретной математики, как автоматы-трансляторы с магазинной памятью. На основе полученных знаний разработан программный продукт, реализующий построение МП-транслятора путем задания управляющей таблицы.

При работе приложение позволяет пользователю построить транслятор. Затем пользователь может выполнить проверку цепочки. Если пользователь изучит теоретический материал, то работа не вызовет большого затруднения. Теоретический материал излагается ниже в записке, а также в реализованной справочной службы программы. Работа программного продукта реализована достаточно наглядно, что делает его пригодным для использования его в целях более качественного обучения студентов по указанному выше разделу дискретной математики.

Ключевые слова:

дискретная математика, МП-транслятор, управляющая таблица, входная цепочка, выходная цепочка.

 

Введение

В настоящее время компьютеры все чаще используются не только для обработки данных и уточнения параметров моделей, но и для постановки компьютерного эксперимента, во многих случаях призванного заменить дорогостоящий натурный эксперимент. Поэтому дальнейшее развитие математического моделирования связано с применением современных средств компьютерной математики как инструмента подготовки высококвалифицированных специалистов, построения содержательных моделей, накопления и хранения информации, полученной в результате исследования этих моделей, т.е. с разработкой новых информационных технологий для образования и научных исследований.

Развитие научно-технического прогресса ведет к росту потребности в технических, математических и иных расчетах, в соответствующих программных продуктах. Не последнее место в научных исследованиях занимает математическое моделирование с применением информационных технологий. В электротехнике и электронике широко используют MathCAD для проектирования всевозможные процессов, импульсов, сигналов.

    Также математическое моделирование используется в металлургических направлениях. В частности в ДГМА производится математическое моделирование горячей и холодной прокатки на языке PASCAL. Производится математическое моделирование процесса переворачивания сталеразливочных ковшей, расчет механических свойств разных металлов и сплавов в условиях холодной деформации, анализ влияния выходных параметров процесса холодной прокатки на величину основных энергосиловых параметров.

В связи с широким распространением быстродействующих электронно-вычислительных машин главной задачей математического моделирования стала задача обеспечения интерактивности взаимодействия исследователя с моделируемым объектом, в том числе, в реальном времени. В научных исследованиях это сводится к определению архитектуры и состава программно аппаратных средств интерфейса пользователя, предварительной обработке исходных данных с учетом их амплитуды, частотных и временных характеристик, идентификации, прогнозированию и управлению, исследуемым объектом. Научные достижения включают методики разработки инструментальных средств и ряд алгоритмов для обеспечения человеко-машинного интерфейса, предварительной обработки данных и идентификации нелинейных динамических систем, визуализации полученных результатов.

Реферат

 

Дискретная математика – раздел математики, занимающийся изучением свойств объектов конечного характера.

Дискретная математика включает в себя такие разделы как множества, алгебра высказываний, теория конечных автоматов, теория графов.

В этой курсовой работе будет предпринята попытка раскрыть как можно шире понятие автоматов-трансляторов с магазинной памятью.

Delphi является одним из наиболее быстрых средств для реализации поставленной задачи (написание кода программы и визуальное создание вида программы занимают очень короткий промежуток времени по сравнению с другими языками).

Однако основная ценность приложения – алгоритмическая поддержка. С одной стороны разработка качественного интерфейса заметно облегчается при использовании сред визуального программирования, а с другой стороны для разработки завершенных корректных приложений необходима теоретическая база.

При разработке программного продукта использовалась интегрированная среда Delphi 6.

 

Теоретические и практические основы разрабатываемой темы

Теория конечных автоматов

Конечный автомат(в дальнейшем КА) - абстрактное вычислительное устройство с фиксированным и конечным объемом памяти, которое на входе читает цепочки(последовательности символов некоторого алфавита), а на выходе сообщает об их принадлежности к некоторому множеству, для распознания которого он построен.

По сути КА работает как фильтр, который пропускает "правильные" цепочки. Другая трактовка КА - компактный алгоритм распознания регулярных, в том числе и бесконечных множеств, который строит программист перед началом кодирования (реализацией алгоритма на конкретном языке).

Далеко не для всех регулярных множеств можно построить

КА-распознаватель, так как КА не имеет возможности сосчитать и запомнить количество символов обрабатываемой цепочки. Для этой цели используется специальное устройство - магазин, в который можно помещать символы или удалять их, запоминая или сравнивая количество символов входной цепочки. Такой автомат называется автоматом распознавателем с магазинной памятью (сокращенно – МП-распознавателем).

Но в ряде случаев при обработке регулярного множества необходимо его преобразование в другое множество. Такие действия может выполнять МП-транслятор, на выходе которого будет формироваться выходная цепочка.

МП-транслятор задается:

1.Конечным множеством входных символов (включая символ конца цепочки "¶").

2.Конечным множеством выходных символов.

3.Конечным множеством магазинных символов (включая маркер дна магазина - '¤').

4.Конечным множеством состояний.

5.Упpавляющей таблицей, котоpая каждой комбинации трех параметров: входной символ, магазинный символ(верхний символ магазина), состояние - ставит в соответствие четыре параметра: действие с магазином, входным символом, состоянием и выходным символом.

5.Hачальной конфигурацией (начальное состояние и начальное содеpжимое магазина).

6.Множеством допускающих конфигураций (комбинаций - состояние МП-транслятора и верхний символ магазина в момент, когда приходит символ "конец цепочки").

Допускаемые операции над входом:

1.Держать входной символ (Д).

2.Перейти к очередному символу (П).

Примечание: запрещено запрашивать входной символ после прихода символа "¶"("конец цепочки").

Допускаемые операции над магазином

1.Втолкнуть в магазин магазинный символ, к примеру А (Вт.А).

2.Вытолкнуть из магазина верхний символ, к примеру А (Выт.А).

3.Оставить магазин без изменений (О).

Ряд ячеек управляющей таблицы может без деления на поля заполняться символом Е (состояние ошибки). Если МП-транслятор попал в такое состояние, то обработка цепочки прекращается и такая цепочка отвергается.

Результатом работы для МП-транслятора будет сообщение "допустить" или "отвергнуть" и цепочка получаемая на выходе. Входная цепочка допускается МП-транслятором, если под воздействием этой цепочки автомат, начавший работу в начальной конфигурации (в начальном состоянии и с начальным содержимым магазина) приходит к допускающей конфигурации после поступления символа "конец цепочки", иначе цепочка отвергается.

Рассмотрим строение ячейки в таблице переходов МП-транслятора.

 

 

 

Рис. 1 – вид ячейки МП-транслятора

 

Построение МП-транслятора для распознания заданного множества цепочек - процесс творческий и неоднозначный. Теоретически для распознания одного и того же множества цепочек можно построить бесконечное множество КА. Описанный выше принцип распознания применим далеко не ко всякому регулярному множеству.