Расчет чисел стирлинга.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
КАФЕДРА МЕНЕДЖМЕНТА НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на курсовую работу по дисциплине «Методы программирования»
Тема: «Расчет чисел Стирлинга»
Выдано студенту гр. _________ ______________________________
1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Требования к основным функциям, параметрам, особенности математического алгоритма.
Программа должна позволять вычислять числа Стирлинга первого и второго рода, используя рекуррентные соотношения (2), (3), (5), (6).
Должен быть предусмотрен вывод результатов как в виде таблиц, так и в виде отдельных значений.
Правильность вычислений контролируется с помощью производящих функций для чисел Стирлинга (1), (4).
1.2. Требования к основным частям программного изделия.
1.2.1. Информационная часть должна содержать заставку с указанием наименования программного изделия, необходимые данные о его авторе, а также информацию, требующуюся для работы с изделием.
1.2.2. Программы диалога должны обеспечивать работу на терминале неподготовленного пользователя, возможности выбора вариантов и режимов, демонстрацию контрольного примера, повторение решения или его фрагментов, изменение параметров, вариантов, режимов, просмотр ранее полученных результатов, документирование.
1.2.3. Расчетная часть должна проводить анализ корректности исходных данных, выдавать пояснения о ходе расчетов и диагностические сообщения.
1.2.4. Результаты расчетов должны быть представлены в графическом виде и (или) сопровождаться необходимыми изображениями.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Пояснительная записка должна быть выполнена в рукописном или печатном виде на листах формата А4 и содержать следующие разделы:
- титульный лист;
- реферат (до 0,5 листа);
- техническое задание (данный лист);
- текст программы (ГОСТ 19.401-78);
- описание программы (описание алгоритма, соглашение распределении переменных, построчный комментарий к листингу, таблицы переменных) (ГОСТ 19.402-78);
- описание применения (ГОСТ 19.502-78);
руководство системного программиста (ГОСТ 19.503-79);
- руководство программиста (ГОСТ 19.504-79);
- руководство оператора (ГОСТ 19.505-79);
- программа и методика испытаний (ГОСТ 19.301-79);
- заключение (выводы и перспективы).

СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ
В состав программы входят:
пользовательский интерфейс;
модуль расчета чисел Стирлинга;
модуль построения графиков производящей функции чисел Стирлинга первого рода;
модуль построения графиков производящей функции чисел Стирлинга первого рода.
Пользовательский интерфейс состоит из заставки и многостраничного диалога. На каждой странице диалога пользователь может задать параметры и получить результаты вычислений. Интерфейсный модуль управляет работой других модулей. Он запрашивает входные параметры у пользователя, вызывает методы расчетного модуля, выводит результаты на экран, а также запускает модули построения графиков.
Модуль расчета чисел Стирлинга представляет собой класс, методам которого в качестве параметров передаются параметры вычислений, а возвращаемыми значениями являются числа Стирлинга (или указатели на таблицы значений).
Модули построения графиков, используя значения чисел Стирлинга, полученные главным модулем от расчетного модуля, строят графики производящих функций, вычисленных двумя способами – с использованием и без использования чисел Стирлинга.
НАСТРОЙКА ПРОГРАММЫ
Программа не требует специальных действий по настройке на условия конкретного применения.
ПРОВЕРКА ПРОГРАММЫ
Проверка осуществляется в следующем порядке:
- Запуск программы (файл «StirlingPrj.exe» из директории с программой);
- Щелчок кнопкой мыши на заставке;
- На каждой странице появившегося многостраничного диалога вводятся параметры, и осуществляется проверка правильности результатов.
Для проверки работоспособности программы могут использоваться следующие контрольные примеры:
На первую страницу при загрузке выводится таблица значений чисел Стирлинга первого рода для n = 9. Она должна выглядеть следующим образом:
Рис. 1. Фрагмент таблицы чисел Стирлинга первого рода для n = 9
На первой странице в поле ввода вводится n = 3. После нажатия на кнопку «Построить таблицу» таблица значений чисел Стирлинга первого рода выглядит следующим образом:
Рис. 2. Фрагмент таблицы чисел Стирлинга первого рода для n = 3
При нажатии на кнопку «Построить графики» появляется форма с графиками производящей функции (1), вычисленной двумя способами: с использованием и без использования чисел Стирлинга первого рода. При правильной работе программы эти графики должны совпадать:
Рис. 3. Фрагмент формы с графиками производящей функции чисел Стирлинга первого рода при n=3
На вторую страницу при загрузке выводится таблица значений чисел Стирлинга второго рода для n = 9. Она должна выглядеть следующим образом:
Рис. 4. Фрагмент таблицы чисел Стирлинга второго рода для n = 9
На второй странице в поле ввода вводится n = 3. После нажатия на кнопку «Построить таблицу» таблица значений чисел Стирлинга второго рода выглядит следующим образом:
Рис. 5. Таблица чисел Стирлинга второго рода для n = 3
При нажатии на кнопку «Построить графики» появляется форма с графиками производящей функции (2), вычисленной двумя способами: с использованием и без использования чисел Стирлинга второго рода. При правильной работе программы эти графики должны совпадать:
Рис. 6. Фрагмент формы с графиками производящей функции чисел Стирлинга второго рода при n=3
На третьей странице в поля ввода вводим значения n = 13 и m = 10. При нажатии на кнопку «Вычислить» должны получаться следующие результаты:
Рис. 7. Фрагмент страницы 3 диалога с вычисленными результатами
При правильной работе программы результаты вычислений выводятся на форме и в окне истории вычислений.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
При нажатии на кнопку «Сохранить» на третьей странице главного диалога текст из поля истории вычислений сохраняется в выбранный файл. При нажатии на кнопку загрузить текст, содержащийся в выбранном текстовом файле, загружается в историю вычислений.
СООБЩЕНИЯ СИСТЕМНОМУ ПРОГРАММИСТУ
Программа не требует специальных действий по настройке на условия конкретного применения и не выдает соответствующих сообщений.
РУКОВОДСТВО ПРОГРАММИСТА
НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ
Программа «Расчет чисел Стирлинга» предназначена для изучения чисел Стирлинга первого и второго рода. Программа написана на языке С++ в среде разработки Borland С++ Builder 6.0. Программа дает возможность расчета чисел Стирлинга, а также демонстрирует расчет некоторых функций с помощью чисел Стирлинга.
Программа эксплуатируется на персональном компьютере под управлением ОС Windows 2000/XP/Vista. Для работы в диалоговом режиме используется экран дисплея, клавиатура и манипулятор типа "мышь". Для поддержки графического режима необходим адаптер EGA (VGA). Входные данные хранятся на флоппи- и/или жестком дисках.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОГРАММЫ
Работа с программой осуществляется в следующем порядке:
- Запуск программы (файл «StirlingPrj.exe» из директории с программой);
- Щелчок кнопкой мыши на заставке;
- На каждой странице появившегося многостраничного диалога вводятся параметры, и после нажатия на соответствующие кнопки выводятся результаты.
ОБРАЩЕНИЕ К ПРОГРАММЕ
Для начала работы с программой надо запустить файл «StirlingPrj.exe» из директории с программой.
ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Входными параметрами являются числовые данные (значения n и m – см. «Реферат»), которые вводятся пользователям в диалогах в ходе работы с программой.
Выходными данными являются:
выводимая на экран графическая и текстовая информация (значения чисел Стирлинга в виде таблиц и отдельных значений, графики производящих функций);
текстовые файлы - история проведенных вычислений;
диагностика сообщения обо всех возникших ошибках.
СООБЩЕНИЯ
В случае неверного ввода значений n или m (допустимыми являются целые числа, такие что 1≤m≤n≤20) выводится сообщения вида

Рис. 8. Сообщения, выдаваемые при вводе недопустимых параметров
Ввод параметров в этом случае требуется выполнить заново.
РУКОВОДСТВО ОПЕРАТОРА
НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ
Программа предназначена для вычисления чисел Стирлинга первого и второго рода. Пользователь имеет возможность ввода параметров, для которых будет производиться расчет чисел Стирлинга, выполнить их расчет, просмотреть результаты вычислений в виде таблиц, а также в виде отдельных значений, а также построить графики производящих функций для чисел Стирлинга первого и второго рода. Результаты вычислений могут быть сохранены в файл или загружены из файла.
УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММЫ
Программа эксплуатируется на персональном компьютере под управлением ОС Windows 2000/XP/Vista. Для работы в диалоговом режиме используется экран дисплея, клавиатура и манипулятор типа "мышь". Для поддержки графического режима необходим адаптер EGA (VGA). Входные данные хранятся на флоппи- и/или жестком дисках.
ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ
Работа с программой осуществляется в следующем порядке:
- Запуск программы (файл «StirlingPrj.exe» из директории с программой);
- Щелчок кнопкой мыши на заставке;
- На каждой странице появившегося многостраничного диалога вводятся параметры, и осуществляется проверка правильности результатов.
При работе с программой могут выполняться следующие действия:
На первую страницу при загрузке выводится таблица значений чисел Стирлинга первого рода для n = 9. Она должна выглядеть следующим образом:
Рис. 1. Фрагмент таблицы чисел Стирлинга первого рода для n = 9
На первой странице в поле ввода вводится значение n. После нажатия на кнопку «Построить таблицу» выводится таблица значений чисел Стирлинга первого рода.
Рис. 2. Фрагмент таблицы чисел Стирлинга первого рода для n = 3
При нажатии на кнопку «Построить графики» появляется форма с графиками производящей функции (1), вычисленной двумя способами: с использованием и без использования чисел Стирлинга первого рода. При правильной работе программы эти графики должны совпадать:
Рис. 3. Фрагмент формы с графиками производящей функции чисел Стирлинга первого рода при n=3
На вторую страницу при загрузке выводится таблица значений чисел Стирлинга второго рода для n = 9. Она должна выглядеть следующим образом:
Рис. 4. Фрагмент таблицы чисел Стирлинга второго рода для n = 9
На второй странице в поле ввода вводится значение n. После нажатия на кнопку «Построить таблицу» строится таблица значений чисел Стирлинга второго рода.
Рис. 5. Таблица чисел Стирлинга второго рода для n = 3
При нажатии на кнопку «Построить графики» появляется форма с графиками производящей функции (2), вычисленной двумя способами: с использованием и без использования чисел Стирлинга второго рода. При правильной работе программы эти графики должны совпадать:
Рис. 6. Фрагмент формы с графиками производящей функции чисел Стирлинга второго рода при n=3
На третьей странице в поля ввода вводятся значения n и m. При нажатии на кнопку «Вычислить» на форму и в поле истории вычислений выводятся результаты:
Рис. 7. Фрагмент страницы 3 диалога с вычисленными результатами
При нажатии на кнопку «Сохранить» на третьей странице главного диалога текст из поля истории вычислений сохраняется в выбранный файл. При нажатии на кнопку загрузить текст, содержащийся в выбранном текстовом файле, загружается в историю вычислений.
СООБЩЕНИЯ ОПЕРАТОРУ
В случае неверного ввода значений n или m (допустимыми являются целые числа, такие что 1≤m≤n≤20) выводится сообщения вида

Рис. 8. Сообщения, выдаваемые при вводе недопустимых параметров
Ввод параметров в этом случае требуется выполнить заново.
ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ
ОБЪЕКТ ИСПЫТАНИЙ
Объектом испытаний является программа «Расчет чисел Стирлинга», предназначенная для вычисления чисел Стирлинга первого и второго рода. Пользователь имеет возможность ввода параметров, для которых будет производиться расчет чисел Стирлинга, выполнить их расчет, просмотреть результаты вычислений в виде таблиц, а также в виде отдельных значений, а также построить графики производящих функций для чисел Стирлинга первого и второго рода. Результаты вычислений могут быть сохранены в файл или загружены из файла.
ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИЙ
Проверка надежности функционирования программы.
ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Состав программной документации, предъявляемой на испытании:
описание программы;
программа и методика испытаний;
текст программы.
СРЕДСТВА И ПОРЯДОК ИСПЫТАНИЙ
Программа эксплуатируется на персональном компьютере под управлением ОС Windows 2000/XP/Vista. Для работы в диалоговом режиме используется экран дисплея, клавиатура и манипулятор типа "мышь". Для поддержки графического режима необходим адаптер EGA (VGA). Входные данные хранятся на флоппи- и/или жестком дисках.
Испытания проводятся в следующем порядке:
Запуск программы (файл «StirlingPrj.exe» из директории с программой);
Щелчок кнопкой мыши на заставке;
На каждой странице появившегося многостраничного диалога вводятся параметры, и осуществляется проверка правильности результатов.
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
Для проверки работоспособности программы могут использоваться следующие контрольные примеры:
На первую страницу при загрузке выводится таблица значений чисел Стирлинга первого рода для n = 9. Она должна выглядеть следующим образом:
Рис. 1. Фрагмент таблицы чисел Стирлинга первого рода для n = 9
На первой странице в поле ввода вводится n = 3. После нажатия на кнопку «Построить таблицу» таблица значений чисел Стирлинга первого рода выглядит следующим образом:
Рис. 2. Фрагмент таблицы чисел Стирлинга первого рода для n = 3
При нажатии на кнопку «Построить графики» появляется форма с графиками производящей функции (1), вычисленной двумя способами: с использованием и без использования чисел Стирлинга первого рода. При правильной работе программы эти графики должны совпадать:
Рис. 3. Фрагмент формы с графиками производящей функции чисел Стирлинга первого рода при n=3
На вторую страницу при загрузке выводится таблица значений чисел Стирлинга второго рода для n = 9. Она должна выглядеть следующим образом:
Рис. 4. Фрагмент таблицы чисел Стирлинга второго рода для n = 9
На второй странице в поле ввода вводится n = 3. После нажатия на кнопку «Построить таблицу» таблица значений чисел Стирлинга второго рода выглядит следующим образом:
Рис. 5. Таблица чисел Стирлинга второго рода для n = 3
При нажатии на кнопку «Построить графики» появляется форма с графиками производящей функции (2), вычисленной двумя способами: с использованием и без использования чисел Стирлинга второго рода. При правильной работе программы эти графики должны совпадать:
Рис. 6. Фрагмент формы с графиками производящей функции чисел Стирлинга второго рода при n=3
На третьей странице в поля ввода вводим значения n = 13 и m = 10. При нажатии на кнопку «Вычислить» должны получаться следующие результаты:
Рис. 7. Фрагмент страницы 3 диалога с вычисленными результатами
При правильной работе программы результаты вычислений выводятся на форме и в окне истории вычислений.
При нажатии на кнопку «Сохранить» на третьей странице главного диалога текст из поля истории вычислений сохраняется в выбранный файл. При нажатии на кнопку «Загрузить» текст, содержащийся в выбранном текстовом файле, загружается в историю вычислений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсовой работы создана программа для вычисления чисел Стирлинга первого и второго рода.
Программа содержит также средства контроля правильности вычислений в виде построения графиков производящих функций, вычисленных с использованием и без использования чисел Стирлинга.
В дальнейшем программа может быть дополнена материалами, демонстрирующими применение чисел Стирлинга.