В 1870 г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец "Кэптен". Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль и все находящиеся на нем люди. Это было совершенно неожиданно для всех, кроме английского ученого-кораблестроителя В. Рида, который предварительно провел исследования на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему, как казалось, несерьезные опыты с "игрушкой", не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое...
Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность, графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги - это модельные, информационные формы передачи знаний об окружающем мире последующим поколениям. Модели применяются при изучении сложных явлений, процессов, конструировании новых сооружений. Хорошо построенная модель, как правило, доступнее для исследования, нежели реальный объект. Более того, некоторые объекты вообще не могут быть изучены непосредственным образом: недопустимы, например, эксперименты с экономикой страны в познавательных целях; принципиально неосуществимы эксперименты с прошлым или, скажем, с планетами Солнечной системы и т. п.
Модель позволяет научиться правильно работать с объектом, апробируя различные варианты управления на его модели. Экспериментировать в этих целях с реальным объектом в лучшем случае бывает неудобно, а зачастую просто вредно или вообще невозможно в силу ряда причин (большой продолжительности эксперимента во времени, риска привести объект в нежелательное и необратимое состояние и т. п.)
| Модель - это материальный или мысленно представляемый объект, замещающий в процессе изучения объект-оригинал, и сохраняющий значимые для данного исследования типичные его черты. Процесс построения модели называется моделированием. |
Другими словами, моделирование - это процесс изучения строения и свойств оригинала с помощью модели. Приведем одну из возможных классификаций моделей.
Различают материальное и идеальное моделирование. Материальное моделирование, в свою очередь, делится на физическое и аналоговое моделирование.
Физическим принято называть моделирование, при котором реальному объекту противопоставляется его увеличенная или уменьшенная копия, допускающая исследование (как правило, в лабораторных условиях) с помощью последующего перенесения свойств изучаемых процессов и явлений с модели на объект на основе теории подобия. Примерами моделей такого рода служат: в астрономии - планетарий, в архитектуре - макеты зданий, в самолетостроении - модели летательных аппаратов и т. п.
Аналоговое моделирование основано на аналогии процессов и явлений, имеющих различную физическую природу, но одинаково описываемых формально (одними и теми же математическими уравнениями).
От предметного моделирования принципиально отличается идеальное моделирование, которое основано не на материальной аналогии объекта и модели, а на аналогии идеальной, мыслимой. Основным типом идеального моделирования является знаковое моделирование.
Знаковым называется моделирование, использующее в качестве моделей знаковые преобразования какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, формулы, наборы символов.
Важнейшим видом знакового моделирования является математическое моделирование, при котором исследование объекта осуществляется посредством модели, сформулированной на языке математики. Классическим примером математического моделирования является описание и исследование законов механики Ньютона средствами математики.
Пример
Посмотрите на следующую запись и попробуйте определить, что скрывается за этими знаками:
a1x1+b1x2=c1 a2x1+b2x2=c2
Ответы, полученные от людей, имеющих различные специальности, будут сильно различаться. Вот некоторые из возможных вариантов.
Математик: "Это система двух линейных алгебраических уравнений с двумя неизвестными, но что именно она выражает, сказать не могу".
Инженер-электрик: "Это уравнения электрического напряжения или токов с активными напряжениями".
Инженер-механик: "Это уравнения равновесия сил для системы рычагов или пружин".
Инженер-строитель: "Это уравнения, связывающие силы деформации в какой-то строительной конструкции".
Какой же из ответов правильный? Не удивляйтесь, но каждый из них в некотором смысле верен. Все зависит от того, что скрывается за постоянными коэффициентами a, b, c и символами неизвестных x1 и x2.
Схема процесса моделирования
Объект -> Модель -> Изучение модели -> Знания об объекте
Для построения моделей используют два принципа: дедуктивный (от общего к частному) и индуктивный (от частного к общему). При первом подходе рассматривается частный случай общеизвестной фундаментальной модели, которая приспосабливается к условиям моделируемого объекта с учетом конкретных обстоятельств. Второй способ предполагает выдвижение гипотез, декомпозицию сложного объекта, анализ, а затем синтез. Здесь широко используется подобие, поиск аналогий,
Технология моделирования требует от исследователя умения корректно формулировать проблемы и задачи, прогнозировать результаты, проводить разумные оценки, выделять главные и второстепенные факторы для построения моделей, находить аналогии и выражать их на языке математики.
В современном мире все шире применяется процесс
Компьютерная модель - это модель реального процесса или явления, реализованная компьютерными средствами. Если состояние системы меняется со временем, то модели называют динамическими, в противном случае - статическими.
Процессы в системе могут протекать по-разному в зависимости от условий, в которых находится система. Следить за поведением реальной системы при различных условиях бывает трудно, а иногда и невозможно. В таких случаях, построив модель, можно многократно возвращаться к начальному состоянию и наблюдать за ее поведением. Этот метод исследования систем называется имитационным моделированием.
Примером
Теоретическая основа этого метода была известна давно, однако до появления компьютеров этот метод не мог найти сколько-нибудь широкого применения, ибо моделировать случайные величины вручную - очень трудоемкая работа. Название метода происходит от города Монте-Карло в княжестве Монако, знаменитого своими игорными домами, ибо одним из механических приборов для получения случайных величин является рулетка.
Следует заметить, что данный метод вычисления площади круга будет давать корректный результат только если точки будут не просто случайно, но еще и равномерно разбросанными по всему квадрату. Для моделирования равномерно распределенных в интервале от 0 до 1 случайных чисел используется датчик случайных чисел - специальная компьютерная программа. На самом деле эти числа определяются по некоторому алгоритму и уже в силу этого они не являются вполне случайными. Получаемые таком способом числа часто называют псевдослучайными. Вопрос о качестве датчиков случайных чисел весьма непрост, однако для решения не слишком сложных задач обычно достаточно возможностей датчиков, встроенных в большинство систем программирования и электронных таблиц.
Заметим, что располагая датчиком равномерно распределенных случайных чисел, генерирующим числа r из интервала [0; 1), легко получить равномерно распределенные случайные числа на произвольном интервале [a; b) по формуле
x=a+(b-a)*r.
Задания
[0;1) меньше 0,5, то делается шаг влево, в противном случае - вправо.Для реализации модели используйте электронную таблицу. Предположим, что в начальный момент объект наблюдения находится в точке с y -координатой равной y0. Если случайное число больше 0,5, то y -координата увеличивается на 1, в противном случае - уменьшается на 1.
Для наглядности процесса блуждания постройте диаграмму, отражающую местоположение объекта. При пересчете таблицы датчики выдадут новые последовательности чисел и траектория блуждания изменится.
На рисунках приведены две случайные траектории блуждания, вдоль горизонтальной оси отложено число шагов.
Моделирование событий реального мира может производиться многими способами. Явления макромира достаточно хорошо описываются моделями, построенными на математике бесконечного и непрерывного. События же, происходящие в микромире, плохо поддаются описанию подобным способом и требуют применения других принципов моделирования.
Еще в 1970 году А.Н. Колмогоровым давался прогноз, что с "развитием современной вычислительной техники будет во многих случаях разумно изучение реальных явлений вести, избегая промежуточный этап их стилизации в духе математики бесконечного и непрерывного, переходя прямо к
Основной отличительной особенностью систем с мелкозернистым параллелизмом является возможность одновременного (параллельного) изменения состояния всей системы, в то время как каждый участок системы взаимодействует только со своими непосредственными соседями. Это свойство позволяет при моделировании связать события, происходящие на микроуровне, с изменениями макроуровневого моделируемого объекта.
Классической системой с мелкозернистым параллелизмом является клеточный автомат, а игра Джона Конвея "Жизнь" - типичный пример клеточного автомата, представляющего собой дискретную динамическую систему. Клеточные автоматы фактически являются синтетическими мирами, поведение которых определяется простыми локально действующими правилами. В этих мирах пространство представляет собой равномерную сетку, каждая ячейка которой (клетка) содержит информацию о своем состоянии. Изменение времени происходит дискретно, а законы такого мира представляют собой небольшое количество правил, основные из которых описываются таблицей переходов, по которой клетка вычисляет свое новое состояние на каждом такте (минимальный отрезок времени) на основе своего состояния и состояний ее соседей.
Если состояние системы в произвольный момент времени характеризуется лишь ее предыдущим состоянием и набором правил, регламентирующих ее переход, то она называется автоматом. Клеточные автоматы широко применяются для моделирования систем, в которых важную роль играет пространственное взаимодействие между элементами. Существует много примеров таких моделей в биологии, информатике (включая системы телекоммуникации) и других областях. В физике, например, клеточные автоматы применяются для анализа явлений переноса (теплопроводности,
Познакомимся подробнее с игрой "Жизнь", относящейся к категории так называемых моделирующих игр - игр, которые в той или иной степени имитируют процессы, происходящие в реальной жизни. Жизнь, как естественный процесс - явление настолько сложное и увлекательное, что тысячи ученых пытались раскрыть ее тайны. Свой вклад в решение этой проблемы внес и человек, не имевший к биологии никакого отношения, английский математик Джон Хортон Конвей.
Возникающие в процессе придуманной им игры ситуации очень похожи на реальные процессы, происходящие при зарождении, развитии и гибели колонии живых организмов. Они рождаются при благоприятном сочетании соответствующих факторов и умирают, когда условия их существования становятся невыносимыми. Условия рождения и смерти определяются исключительно взаимным расположением участников.
Действие игры происходит на плоскости, разделенной на клетки. Каждая клетка окружена 8 такими же клетками (так называемая окрестность Мура ) и может находиться в двух состояниях - живом или мертвом (быть пустой). Гибель и рождение всех организмов происходит одновременно. На состояние любой клетки оказывают влияние только состояния соседних с ней клеток. Во времени эти состояния дискретно изменяются в соответствии со следующими правилами ( генетическими законами Конвея ).
Основная идея игры состоит в том, чтобы, начав с некоторого расположения живых клеток, проследить за ее эволюцией. Популяция клеток постоянно претерпевает необычные изменения. Иногда колония клеток постепенно вымирает, однако произойти это может не сразу, а лишь после того, как сменится очень много поколений.
В большинстве своем исходные конфигурации либо переходят в устойчивые и перестают изменяться, либо навсегда переходят в колебательный режим. При этом, конфигурации, не обладавшие в начале симметрией, обнаруживают тенденцию к переходу в симметричные формы, которые в процессе эволюции не утрачиваются. Три примера развития колоний показаны на рисунке.
Познать "Жизнь" на практике проще всего с помощью листа бумаги в клеточку и ручки. Можно воспользоваться также шахматной доской и обычными шашками двух цветов. Еще проще - использовать для этой цели компьютер. Уже на заре развития компьютерной техники были написаны многочисленные программы, моделирующие "Жизнь".
За прошедшие годы исследований было выявлено большое число интересных фигур, например, такая конструкция, как "часы", которая содержит внутри нечто похожее на стрелку. От шага к шагу эта стрелка поворачивается на 90 градусов, создавая иллюзию вращения ее по кругу.
Планер (glider) - это самый ранний из обнаруженных и наиболее примечательный объект, одной из особенностей которого является его способность спонтанно возникать в совершенно произвольных ситуациях и перемещаться за пределы видимого пространства (в случае, когда движение направлено в противоположную сторону от сосредоточения основных объектов популяции). Через определенное количество шагов планеры покидают пределы освоенной области и устремляются в "космические дали".
Более подробную информацию о игре "Жизнь" и программы для наблюдения за эволюцией объектов можно найти по следующему URL: elvisti.kiev.ua/skl/conwey1/w_life_n.htm.
Как уже было сказано, игра "Жизнь" описывается с помощью теории автоматов. На основе этого примера можно сформулировать общие правила построения клеточных автоматов.
Представим себе некую исходную фигуру на плоскости, к которой начинают применяться правила "Жизни". В результате эволюции возникнут сотни, а в отдельных случаях и тысячи разнообразнейших (на первый взгляд не связанных друг с другом) фигур. Но достаточно лишь знать начальное расположение элементов и номер шага, чтобы восстановить нужную фигуру. По-видимому, эта идея может быть использована для построения новых алгоритмов сжатия информации.
Возникающие в процессе эволюции узоры могут найти применение в различных областях, где необходимы сложные замысловатые изображения, например, для оформительских картинок, ткацких узоров, компьютерного дизайна. Особенно интересные результаты можно получить при присвоении различным элементам собственных цветов (например, в зависимости от возраста элемента).
Задания
В ходе компьютерного эксперимента выдавайте текущее состояние моделируемого участка кожи, отмечая зараженные, невосприимчивые к инфекции и здоровые клетки.
По одной из классификаций языки программирования делятся на
К директивным языкам относятся такие классические языки программирования, как
Отложим пока обсуждение концепции
Поясним это на следующем примере. Предположим, вам надо пройти в городе из пункта А в пункт Б. Декларативная программа - это план города, в котором указаны оба пункта, плюс правила уличного движения. Руководствуясь этими правилами и планом города, курьер сам найдет путь от пункта А к пункту Б.
Директивная программа - это список команд примерно такого рода: от пункта А по ул. Садовой на север до площади Славы, оттуда по ул. Пушкина два квартала, потом повернуть направо и идти до Театрального переулка, по этому переулку налево по правой стороне до дома 20, который и есть пункт Б.
В директивной программе действия задаются явными командами, подготовленными ее составителем. Исполнитель же просто им следует. Хотя команды в различных языках директивного программирования и выглядят по-разному, все они сводятся либо к присваиванию какой-нибудь переменной некоторого значения, либо к выбору следующей команды, которая должна будет выполняться. Присваиванию может предшествовать выполнение ряда арифметических и иных операций, вычисляющих требуемое значение, а команды выбора реализуются в виде условных операторов и операторор повторения (циклов).
Для классических директивных языков характерно, что последовательность выполняемых команд совершенно однозначно определяется ее входными данными. Как говорят, поведение исполнителя императивной программы полностью детерминировано.
Декларативные программы не предписывают выполнять определенную последовательность действий, в них лишь дается разрешение совершать их. Исполнитель должен сам найти способ достижения поставленной перед ним составителем программы (программистом) цели, причем зачастую это можно сделать различными способами - детерминированность в данном случае отсутствует.
Нельзя сказать, что один язык лучше другого только потому, что в нем есть возможности, которые в другом отсутствуют. Здесь более важно не то, какими возможностями обладает язык, а то, насколько имеющиеся в нем возможности поддерживают избранный стиль программирования для решения определенного круга задач.
При этом исходная программа превращается из одной большой цепочки команд в значительно более короткую и понятную последовательность вызовов подпрограмм, решающих более простые подзадачи. При вызове подпрограммы ей часто передают так называемые параметры, а она после завершения своей работы обычно возвращает некоторый результат. Механизмы передачи параметров в различных языках программирования сильно отличаются друг от друга.
Ниже приводится пример программы на языке C, в которой кроме главной функции main используются еще две подпрограммы - print_array, печатающая элементы переданного ей массива целых чисел, и selection, сортирующая массив, переданный ей в качестве аргумента.
#include <stdio.h>
void print_array(int c[], int n, char* t) {
int i;
printf("%s",t);
for (i = 0; i < n; i += 1)
printf("ta[%d]=%d", i, c[i]);
printf("\n");
}
void selection(int c[], int n) {
int i, j, k, x;
for (i = 0; i < n; i += 1) {
for (x = c[k=i], j = i + 1; j < n; j++)
if (c[j] < x) x = c[k=j];
c[k] = c[i]; c[i] = x;
}
}
int main(void) {
int a[] = {8, 3, 2, 7, 9, 5};
int n = sizeof(a)/sizeof(int);
print_array(a, n, "Исходный массив\n");
selection(a, n);
print_array(a, n, "Отсортированный массив\n");
return 0;
}
Разместите текст этой программы в файле с именем sort.c и выполните следующие команды, компилирующие и запускающие ее:
cc sort.c ./a.out
Функция main дважды вызывает процедуру print_array: сначала для печати исходного массива, а затем, после вызова функции selection, для печати его же в уже отсортированном виде. Однажды реализованные функции print_array и selection могут быть использованы при написании относительно большой программы многократно.
Для того чтобы программа была понятной, подпрограммы не должны быть слишком большими. Увеличение числа подпрограмм тоже ведет к значительному росту сложности программы в целом и, как следствие, к снижению ее надежности. Отсюда следует вывод: написать большую правильно работающую программу, используя классическое
Со временем при проектировании программ акцент сместился с организации процедур на организацию структур данных. Современные директивные языки программирования предлагают еще один метод
Типичный пример модуля - реализация структуры данных, называемой стеком. Стек можно уподобить коробке с листами бумаги. Новый лист кладется в стопку поверх остальных. Только верхний лист может быть прочитан или извлечен из коробки. Для того чтобы извлечь некоторый лист из коробки, необходимо сначала вынуть все те, что лежат над ним.
Стек функционирует точно также, только в нем хранится совокупность произвольных элементов. Новый элемент помещается на
При модульном подходе задача сначала разбивается на подзадачи и осуществляется реализация этих подзадач, а затем эти подзадачи комбинируются друг с другом для решения основной задачи. Программа, реализующая работу со стеком, написанная в модульном стиле, не позволит пользователю добраться до внутреннего представления данных стека. Доступ к его элементам будет возможен только с помощью методов push и pop.
Способность языка поддерживать модули не помогает разработчику оптимально разбить программу на модули. В то же время именно от качества декомпозиции и способности разработчика программы выбрать наиболее подходящую структуру для ее реализации зависит качество всей системы. Объектно-ориентированное программирование, с которым мы познакомимся чуть позже, предлагает принципиально иной подход к решению данной проблемы.
Языки, которые мы уже обсудили, имеют одну общую черту: базовый оператор в них - это оператор присваивания, который заставляет компьютер переместить данные из одного места в другое. Принципиально иной подход к программированию заключается в том, чтобы описывать вычисление, используя уравнения, функции, логические выводы и т. п. Особое внимание в декларативном программировании уделяется тому, что нужно сделать, а не тому как это нужно сделать.
Мы рассмотрим особенности двух ветвей декларативного программирования: функциональное, основанное на математическом понятии функции, которая не изменяет свое окружение, в отличии от функций в
Функциональная программа состоит из совокупности определений функций, которые в свою очередь представляют собой вызовы других функций и предложений,
Каждая функция возвращает некоторое значение в вызвавшую его функцию, вычисление которой после этого продолжается; этот процесс повторяется до тех пор, пока начавшая процесс вычислений функция не вернет конечный результат пользователю.
"Чистое" функциональное программирование не содержит оператора присваивания, в нем вычисление любой функции не приводит ни к каким побочным эффектам, отличным от собственно вычисления ее значения. Разветвление вычислений основано на механизме обработке аргументов условного предложения, а циклические вычисления реализуются с помощью рекурсии.
Отсутствие оператора присваивания делает переменные, используемые в функциональных языках программирования, очень похожими на переменные в математике - получив однажды свои значения, они больше никогда их не меняют. Отсутствие побочных эффектов в процессе вычисления функций приводит к тому, что порядок выполнения отдельных фрагментов программы не существенен - итоговое значение в любом случае будет одинаковым.
Функциональное программирование весьма красиво и иногда в качестве первого языка программирования, изучаемого студентами, выбирается
Пример
Хорошей иллюстрацией функционального стиля программирования является программа на языке
Создайте файл с именем triads.hs в который поместите следующий текст: triads n = [(x,y,z)|let ns=[1..n], x<-ns, y<-ns, z<-ns, x*x+y*y==z*z]
(скачать файл triads.hs )
triads n = [(x,y,z) | let ns = [1 .. n],
x <- ns, y <- ns, z <- ns, x*x+y*y == z*z]
Такую программу легко понять: получить все тройки целых чисел x, y и z, не превышающих заданного числа n и удовлетворяющих условию x2+y2=z2.
Для запуска интерпретатора языка :load triads.hs для загрузки содержимого файла в память. Теперь можно находить пифагоровы триады, например, при помощи следующего вызова функции triads 50. Для завершения работы интерпретатора наберите :quit и нажмите на клавишу Enter.
Следующая программа на языке
Пример
Создайте файл с именем
-- primes :: Integral a => [a] primes = map head (iterate sieve [2..]) sieve (p:xs) = [ x | x<-xs, x `rem` p /= 0 ]
(скачать файл
primes = map head (iterate sieve [2 ..]) sieve (p:xs) = [ x | x <- xs, x `rem` p /= 0 ]
После старта интерпретатора hugs и загрузки в него этой программы достаточно вызвать функцию
Еще одной реализацией декларативного стиля является логическое программирование, основанное на
Пример
Для иллюстрации принципов
| "Где-то в непроходимых джунглях, недалеко от города Ханоя, есть монастырь бога Брамы. В начале времен, когда Брама создавал Мир, он воздвиг в этом монастыре три высоких алмазных стержня и на один из них возложил 64 диска, сделанных из чистого золота. Он приказал монахам перенести эту башню на другой стержень (в соответствии с правилами, разумеется). С этого времени монахи работают день и ночь. Когда они закончат свой труд, наступит конец света." |
Правила перемещения дисков таковы: разрешается снимать со стержня только верхний диск, запрещается класть больший диск на меньший, при каждом ходе передвигается только один диск.
Поместите в файл с именем hanoi.pl следующий текст (символ % начинает комментарий, который не обязательно помещать в файл).
% move(число_дисков, откуда, куда, через)
move(1,X,Y,_) :-
write('Move top disk from '), %передвиньте верхний диск с
write(X), write(' to '),
write(Y), nl.
move(N,X,Y,Z) :-
N>1,
M is N-1,
move(M,X,Z,Y),
move(1,X,Y,_),
move(M,Z,Y,X).
(скачать файл hanoi.pl )
% move(число_дисков, откуда, куда, через)
move(1,X,Y,_) :- write('Move top disk from '),
write(X), write(' to '),
write(Y), nl.
move(N,X,Y,Z) :- N>1, M is N-1,
move(M,X,Z,Y),
move(1,X,Y,_),
move(M,Z,Y,X).
Запустите интерпретатор языка Пролог при помощи команды pl. После появления приглашения к работе (?- ) загрузите содержимое файла командой [hanoi]. (расширение файла указывать не нужно, а вот точка после закрывающей квадратной скобки необходима). Теперь, чтобы заставить Пролог решить задачу о перемещении трех дисков, введите следующий запрос:
move(3,left,right,center).
(не забудьте о точке в конце ввода). Ниже приводится порядок перемещения дисков, найденный этой программой.
Для завершения работы с интерпретатором наберите команду
Задания
triads.hs так, чтобы не выводились одинаковые тройки чисел, такие как (3,4,5) и (4,3,5). Для этого введите дополнительное условие, например, x<y.Объектно-ориентированное программирование (
Практически все современные языки программирования, независимо от принадлежности к тому или иному стилю (директивному или декларативному), поддерживают концепцию
Можно сказать, что ООП - это моделирование объектов посредством иерархически связанных классов. При этом малозначащие детали объекта скрыты от нас, и если мы даем команду какому-то объекту, то он "знает", как ее выполнить. Фундаментальной концепцией в
Все объекты являются представителями, или экземплярами, классов. Метод, активизируемый объектом в ответ на сообщение, определяется классом, к которому принадлежит
Классы представляются в виде иерархической древовидной структуры, в которой классы с более общими чертами располагаются в корне дерева, а специализированные классы и в конечном итоге индивидуумы располагаются в ветвях. На рисунке показана одна из возможных
Классы собак, кошек и утконосов являются дочерними по отношению к классу млекопитающих, следовательно наследуют его свойства. При программной реализации этой иерархии логично метод "кормление детенышей" реализовывать в родительском классе, вместо того, чтобы несколько раз дублировать его в каждом из подклассов. Наследование свойств
Итак, в основе
Инкапсуляцию можно представить, как защитную оболочку вокруг кода данных, с которыми этот код работает. Оболочка задает поведение и защищает код от произвольного доступа извне.
Наследование - это процесс, в результате которого один тип наследует свойства другого типа.
Полиморфизм - это концепция, позволяющая иметь различные реализации для одного и того же метода, которые будут выбираться в зависимости от типа объекта, переданного методу при вызове.
Пример
Для иллюстрации некоторых принципов
Поместите в файл с именем
#!/usr/bin/ruby
class Animal
def breath #Дыхание
print "все животные дышат: вдохнули и выдохнули\n"
end
end
class Cat<Animal
def bark # Подать голос
print "Mew Mew, я кошка. \n"
end
end
class Dog
def bark # Подать голос
print "Bow Wow, я собака. \n"
end
end
class Bird
def lay_egg
print "Яйцо снесено\n"
end
def fly
print "Я птица, я лечу!!!\n"
end
end
class Penguin<Bird
def fly
print "Пингвины не летают!!!\n"
end
end
# Создаем объекты разных классов
pochi = Dog.new
pochi.bark
tama = Cat.new
tama.breath
tama.bark
macaw = Bird.new
macaw.lay_egg
macaw.fly
penguin = Penguin.new
penguin.lay_egg
penguin.fly
(скачать файл
Для запуска этой программы выполните в окне shell команду
Если вы поняли, какой мир описывает данная программа, то попробуйте справиться с приведенными ниже заданиями.
Задания
pochi и сможет ли он выполнить команду pochi.breath (дышать)? Если нет, то внесите соответствующие изменения в текст программы.В 1870 г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец "Кэптен". Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль и все находящиеся на нем люди. Это было совершенно неожиданно для всех, кроме английского ученого-кораблестроителя В. Рида, который предварительно провел исследования на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему, как казалось, несерьезные опыты с "игрушкой", не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое...
Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность, графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги - это модельные, информационные формы передачи знаний об окружающем мире последующим поколениям. Модели применяются при изучении сложных явлений, процессов, конструировании новых сооружений. Хорошо построенная модель, как правило, доступнее для исследования, нежели реальный объект. Более того, некоторые объекты вообще не могут быть изучены непосредственным образом: недопустимы, например, эксперименты с экономикой страны в познавательных целях; принципиально неосуществимы эксперименты с прошлым или, скажем, с планетами Солнечной системы и т. п.
Модель позволяет научиться правильно работать с объектом, апробируя различные варианты управления на его модели. Экспериментировать в этих целях с реальным объектом в лучшем случае бывает неудобно, а зачастую просто вредно или вообще невозможно в силу ряда причин (большой продолжительности эксперимента во времени, риска привести объект в нежелательное и необратимое состояние и т. п.)
| Модель - это материальный или мысленно представляемый объект, замещающий в процессе изучения объект-оригинал, и сохраняющий значимые для данного исследования типичные его черты. Процесс построения модели называется моделированием. |
Другими словами, моделирование - это процесс изучения строения и свойств оригинала с помощью модели. Приведем одну из возможных классификаций моделей.
Различают материальное и идеальное моделирование. Материальное моделирование, в свою очередь, делится на физическое и аналоговое моделирование.
Физическим принято называть моделирование, при котором реальному объекту противопоставляется его увеличенная или уменьшенная копия, допускающая исследование (как правило, в лабораторных условиях) с помощью последующего перенесения свойств изучаемых процессов и явлений с модели на объект на основе теории подобия. Примерами моделей такого рода служат: в астрономии - планетарий, в архитектуре - макеты зданий, в самолетостроении - модели летательных аппаратов и т. п.
Аналоговое моделирование основано на аналогии процессов и явлений, имеющих различную физическую природу, но одинаково описываемых формально (одними и теми же математическими уравнениями).
От предметного моделирования принципиально отличается идеальное моделирование, которое основано не на материальной аналогии объекта и модели, а на аналогии идеальной, мыслимой. Основным типом идеального моделирования является знаковое моделирование.
Знаковым называется моделирование, использующее в качестве моделей знаковые преобразования какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, формулы, наборы символов.
Важнейшим видом знакового моделирования является математическое моделирование, при котором исследование объекта осуществляется посредством модели, сформулированной на языке математики. Классическим примером математического моделирования является описание и исследование законов механики Ньютона средствами математики.
Пример
Посмотрите на следующую запись и попробуйте определить, что скрывается за этими знаками:
a1x1+b1x2=c1 a2x1+b2x2=c2
Ответы, полученные от людей, имеющих различные специальности, будут сильно различаться. Вот некоторые из возможных вариантов.
Математик: "Это система двух линейных алгебраических уравнений с двумя неизвестными, но что именно она выражает, сказать не могу".
Инженер-электрик: "Это уравнения электрического напряжения или токов с активными напряжениями".
Инженер-механик: "Это уравнения равновесия сил для системы рычагов или пружин".
Инженер-строитель: "Это уравнения, связывающие силы деформации в какой-то строительной конструкции".
Какой же из ответов правильный? Не удивляйтесь, но каждый из них в некотором смысле верен. Все зависит от того, что скрывается за постоянными коэффициентами a, b, c и символами неизвестных x1 и x2.
Схема процесса моделирования
Объект -> Модель -> Изучение модели -> Знания об объекте
Для построения моделей используют два принципа: дедуктивный (от общего к частному) и индуктивный (от частного к общему). При первом подходе рассматривается частный случай общеизвестной фундаментальной модели, которая приспосабливается к условиям моделируемого объекта с учетом конкретных обстоятельств. Второй способ предполагает выдвижение гипотез, декомпозицию сложного объекта, анализ, а затем синтез. Здесь широко используется подобие, поиск аналогий,
Технология моделирования требует от исследователя умения корректно формулировать проблемы и задачи, прогнозировать результаты, проводить разумные оценки, выделять главные и второстепенные факторы для построения моделей, находить аналогии и выражать их на языке математики.
В современном мире все шире применяется процесс
Компьютерная модель - это модель реального процесса или явления, реализованная компьютерными средствами. Если состояние системы меняется со временем, то модели называют динамическими, в противном случае - статическими.
Процессы в системе могут протекать по-разному в зависимости от условий, в которых находится система. Следить за поведением реальной системы при различных условиях бывает трудно, а иногда и невозможно. В таких случаях, построив модель, можно многократно возвращаться к начальному состоянию и наблюдать за ее поведением. Этот метод исследования систем называется имитационным моделированием.
Примером
Теоретическая основа этого метода была известна давно, однако до появления компьютеров этот метод не мог найти сколько-нибудь широкого применения, ибо моделировать случайные величины вручную - очень трудоемкая работа. Название метода происходит от города Монте-Карло в княжестве Монако, знаменитого своими игорными домами, ибо одним из механических приборов для получения случайных величин является рулетка.
Следует заметить, что данный метод вычисления площади круга будет давать корректный результат только если точки будут не просто случайно, но еще и равномерно разбросанными по всему квадрату. Для моделирования равномерно распределенных в интервале от 0 до 1 случайных чисел используется датчик случайных чисел - специальная компьютерная программа. На самом деле эти числа определяются по некоторому алгоритму и уже в силу этого они не являются вполне случайными. Получаемые таком способом числа часто называют псевдослучайными. Вопрос о качестве датчиков случайных чисел весьма непрост, однако для решения не слишком сложных задач обычно достаточно возможностей датчиков, встроенных в большинство систем программирования и электронных таблиц.
Заметим, что располагая датчиком равномерно распределенных случайных чисел, генерирующим числа r из интервала [0; 1), легко получить равномерно распределенные случайные числа на произвольном интервале [a; b) по формуле
x=a+(b-a)*r.
Задания
[0;1) меньше 0,5, то делается шаг влево, в противном случае - вправо.Для реализации модели используйте электронную таблицу. Предположим, что в начальный момент объект наблюдения находится в точке с y -координатой равной y0. Если случайное число больше 0,5, то y -координата увеличивается на 1, в противном случае - уменьшается на 1.
Для наглядности процесса блуждания постройте диаграмму, отражающую местоположение объекта. При пересчете таблицы датчики выдадут новые последовательности чисел и траектория блуждания изменится.
На рисунках приведены две случайные траектории блуждания, вдоль горизонтальной оси отложено число шагов.
Моделирование событий реального мира может производиться многими способами. Явления макромира достаточно хорошо описываются моделями, построенными на математике бесконечного и непрерывного. События же, происходящие в микромире, плохо поддаются описанию подобным способом и требуют применения других принципов моделирования.
Еще в 1970 году А.Н. Колмогоровым давался прогноз, что с "развитием современной вычислительной техники будет во многих случаях разумно изучение реальных явлений вести, избегая промежуточный этап их стилизации в духе математики бесконечного и непрерывного, переходя прямо к
Основной отличительной особенностью систем с мелкозернистым параллелизмом является возможность одновременного (параллельного) изменения состояния всей системы, в то время как каждый участок системы взаимодействует только со своими непосредственными соседями. Это свойство позволяет при моделировании связать события, происходящие на микроуровне, с изменениями макроуровневого моделируемого объекта.
Классической системой с мелкозернистым параллелизмом является клеточный автомат, а игра Джона Конвея "Жизнь" - типичный пример клеточного автомата, представляющего собой дискретную динамическую систему. Клеточные автоматы фактически являются синтетическими мирами, поведение которых определяется простыми локально действующими правилами. В этих мирах пространство представляет собой равномерную сетку, каждая ячейка которой (клетка) содержит информацию о своем состоянии. Изменение времени происходит дискретно, а законы такого мира представляют собой небольшое количество правил, основные из которых описываются таблицей переходов, по которой клетка вычисляет свое новое состояние на каждом такте (минимальный отрезок времени) на основе своего состояния и состояний ее соседей.
Если состояние системы в произвольный момент времени характеризуется лишь ее предыдущим состоянием и набором правил, регламентирующих ее переход, то она называется автоматом. Клеточные автоматы широко применяются для моделирования систем, в которых важную роль играет пространственное взаимодействие между элементами. Существует много примеров таких моделей в биологии, информатике (включая системы телекоммуникации) и других областях. В физике, например, клеточные автоматы применяются для анализа явлений переноса (теплопроводности,
Познакомимся подробнее с игрой "Жизнь", относящейся к категории так называемых моделирующих игр - игр, которые в той или иной степени имитируют процессы, происходящие в реальной жизни. Жизнь, как естественный процесс - явление настолько сложное и увлекательное, что тысячи ученых пытались раскрыть ее тайны. Свой вклад в решение этой проблемы внес и человек, не имевший к биологии никакого отношения, английский математик Джон Хортон Конвей.
Возникающие в процессе придуманной им игры ситуации очень похожи на реальные процессы, происходящие при зарождении, развитии и гибели колонии живых организмов. Они рождаются при благоприятном сочетании соответствующих факторов и умирают, когда условия их существования становятся невыносимыми. Условия рождения и смерти определяются исключительно взаимным расположением участников.
Действие игры происходит на плоскости, разделенной на клетки. Каждая клетка окружена 8 такими же клетками (так называемая окрестность Мура ) и может находиться в двух состояниях - живом или мертвом (быть пустой). Гибель и рождение всех организмов происходит одновременно. На состояние любой клетки оказывают влияние только состояния соседних с ней клеток. Во времени эти состояния дискретно изменяются в соответствии со следующими правилами ( генетическими законами Конвея ).
Основная идея игры состоит в том, чтобы, начав с некоторого расположения живых клеток, проследить за ее эволюцией. Популяция клеток постоянно претерпевает необычные изменения. Иногда колония клеток постепенно вымирает, однако произойти это может не сразу, а лишь после того, как сменится очень много поколений.
В большинстве своем исходные конфигурации либо переходят в устойчивые и перестают изменяться, либо навсегда переходят в колебательный режим. При этом, конфигурации, не обладавшие в начале симметрией, обнаруживают тенденцию к переходу в симметричные формы, которые в процессе эволюции не утрачиваются. Три примера развития колоний показаны на рисунке.
Познать "Жизнь" на практике проще всего с помощью листа бумаги в клеточку и ручки. Можно воспользоваться также шахматной доской и обычными шашками двух цветов. Еще проще - использовать для этой цели компьютер. Уже на заре развития компьютерной техники были написаны многочисленные программы, моделирующие "Жизнь".
За прошедшие годы исследований было выявлено большое число интересных фигур, например, такая конструкция, как "часы", которая содержит внутри нечто похожее на стрелку. От шага к шагу эта стрелка поворачивается на 90 градусов, создавая иллюзию вращения ее по кругу.
Планер (glider) - это самый ранний из обнаруженных и наиболее примечательный объект, одной из особенностей которого является его способность спонтанно возникать в совершенно произвольных ситуациях и перемещаться за пределы видимого пространства (в случае, когда движение направлено в противоположную сторону от сосредоточения основных объектов популяции). Через определенное количество шагов планеры покидают пределы освоенной области и устремляются в "космические дали".
Более подробную информацию о игре "Жизнь" и программы для наблюдения за эволюцией объектов можно найти по следующему URL: elvisti.kiev.ua/skl/conwey1/w_life_n.htm.
Как уже было сказано, игра "Жизнь" описывается с помощью теории автоматов. На основе этого примера можно сформулировать общие правила построения клеточных автоматов.
Представим себе некую исходную фигуру на плоскости, к которой начинают применяться правила "Жизни". В результате эволюции возникнут сотни, а в отдельных случаях и тысячи разнообразнейших (на первый взгляд не связанных друг с другом) фигур. Но достаточно лишь знать начальное расположение элементов и номер шага, чтобы восстановить нужную фигуру. По-видимому, эта идея может быть использована для построения новых алгоритмов сжатия информации.
Возникающие в процессе эволюции узоры могут найти применение в различных областях, где необходимы сложные замысловатые изображения, например, для оформительских картинок, ткацких узоров, компьютерного дизайна. Особенно интересные результаты можно получить при присвоении различным элементам собственных цветов (например, в зависимости от возраста элемента).
Задания
В ходе компьютерного эксперимента выдавайте текущее состояние моделируемого участка кожи, отмечая зараженные, невосприимчивые к инфекции и здоровые клетки.
По одной из классификаций языки программирования делятся на
К директивным языкам относятся такие классические языки программирования, как
Отложим пока обсуждение концепции
Поясним это на следующем примере. Предположим, вам надо пройти в городе из пункта А в пункт Б. Декларативная программа - это план города, в котором указаны оба пункта, плюс правила уличного движения. Руководствуясь этими правилами и планом города, курьер сам найдет путь от пункта А к пункту Б.
Директивная программа - это список команд примерно такого рода: от пункта А по ул. Садовой на север до площади Славы, оттуда по ул. Пушкина два квартала, потом повернуть направо и идти до Театрального переулка, по этому переулку налево по правой стороне до дома 20, который и есть пункт Б.
В директивной программе действия задаются явными командами, подготовленными ее составителем. Исполнитель же просто им следует. Хотя команды в различных языках директивного программирования и выглядят по-разному, все они сводятся либо к присваиванию какой-нибудь переменной некоторого значения, либо к выбору следующей команды, которая должна будет выполняться. Присваиванию может предшествовать выполнение ряда арифметических и иных операций, вычисляющих требуемое значение, а команды выбора реализуются в виде условных операторов и операторор повторения (циклов).
Для классических директивных языков характерно, что последовательность выполняемых команд совершенно однозначно определяется ее входными данными. Как говорят, поведение исполнителя императивной программы полностью детерминировано.
Декларативные программы не предписывают выполнять определенную последовательность действий, в них лишь дается разрешение совершать их. Исполнитель должен сам найти способ достижения поставленной перед ним составителем программы (программистом) цели, причем зачастую это можно сделать различными способами - детерминированность в данном случае отсутствует.
Нельзя сказать, что один язык лучше другого только потому, что в нем есть возможности, которые в другом отсутствуют. Здесь более важно не то, какими возможностями обладает язык, а то, насколько имеющиеся в нем возможности поддерживают избранный стиль программирования для решения определенного круга задач.
При этом исходная программа превращается из одной большой цепочки команд в значительно более короткую и понятную последовательность вызовов подпрограмм, решающих более простые подзадачи. При вызове подпрограммы ей часто передают так называемые параметры, а она после завершения своей работы обычно возвращает некоторый результат. Механизмы передачи параметров в различных языках программирования сильно отличаются друг от друга.
Ниже приводится пример программы на языке C, в которой кроме главной функции main используются еще две подпрограммы - print_array, печатающая элементы переданного ей массива целых чисел, и selection, сортирующая массив, переданный ей в качестве аргумента.
#include <stdio.h>
void print_array(int c[], int n, char* t) {
int i;
printf("%s",t);
for (i = 0; i < n; i += 1)
printf("ta[%d]=%d", i, c[i]);
printf("\n");
}
void selection(int c[], int n) {
int i, j, k, x;
for (i = 0; i < n; i += 1) {
for (x = c[k=i], j = i + 1; j < n; j++)
if (c[j] < x) x = c[k=j];
c[k] = c[i]; c[i] = x;
}
}
int main(void) {
int a[] = {8, 3, 2, 7, 9, 5};
int n = sizeof(a)/sizeof(int);
print_array(a, n, "Исходный массив\n");
selection(a, n);
print_array(a, n, "Отсортированный массив\n");
return 0;
}
Разместите текст этой программы в файле с именем sort.c и выполните следующие команды, компилирующие и запускающие ее:
cc sort.c ./a.out
Функция main дважды вызывает процедуру print_array: сначала для печати исходного массива, а затем, после вызова функции selection, для печати его же в уже отсортированном виде. Однажды реализованные функции print_array и selection могут быть использованы при написании относительно большой программы многократно.
Для того чтобы программа была понятной, подпрограммы не должны быть слишком большими. Увеличение числа подпрограмм тоже ведет к значительному росту сложности программы в целом и, как следствие, к снижению ее надежности. Отсюда следует вывод: написать большую правильно работающую программу, используя классическое
Со временем при проектировании программ акцент сместился с организации процедур на организацию структур данных. Современные директивные языки программирования предлагают еще один метод
Типичный пример модуля - реализация структуры данных, называемой стеком. Стек можно уподобить коробке с листами бумаги. Новый лист кладется в стопку поверх остальных. Только верхний лист может быть прочитан или извлечен из коробки. Для того чтобы извлечь некоторый лист из коробки, необходимо сначала вынуть все те, что лежат над ним.
Стек функционирует точно также, только в нем хранится совокупность произвольных элементов. Новый элемент помещается на
При модульном подходе задача сначала разбивается на подзадачи и осуществляется реализация этих подзадач, а затем эти подзадачи комбинируются друг с другом для решения основной задачи. Программа, реализующая работу со стеком, написанная в модульном стиле, не позволит пользователю добраться до внутреннего представления данных стека. Доступ к его элементам будет возможен только с помощью методов push и pop.
Способность языка поддерживать модули не помогает разработчику оптимально разбить программу на модули. В то же время именно от качества декомпозиции и способности разработчика программы выбрать наиболее подходящую структуру для ее реализации зависит качество всей системы. Объектно-ориентированное программирование, с которым мы познакомимся чуть позже, предлагает принципиально иной подход к решению данной проблемы.
Языки, которые мы уже обсудили, имеют одну общую черту: базовый оператор в них - это оператор присваивания, который заставляет компьютер переместить данные из одного места в другое. Принципиально иной подход к программированию заключается в том, чтобы описывать вычисление, используя уравнения, функции, логические выводы и т. п. Особое внимание в декларативном программировании уделяется тому, что нужно сделать, а не тому как это нужно сделать.
Мы рассмотрим особенности двух ветвей декларативного программирования: функциональное, основанное на математическом понятии функции, которая не изменяет свое окружение, в отличии от функций в
Функциональная программа состоит из совокупности определений функций, которые в свою очередь представляют собой вызовы других функций и предложений,
Каждая функция возвращает некоторое значение в вызвавшую его функцию, вычисление которой после этого продолжается; этот процесс повторяется до тех пор, пока начавшая процесс вычислений функция не вернет конечный результат пользователю.
"Чистое" функциональное программирование не содержит оператора присваивания, в нем вычисление любой функции не приводит ни к каким побочным эффектам, отличным от собственно вычисления ее значения. Разветвление вычислений основано на механизме обработке аргументов условного предложения, а циклические вычисления реализуются с помощью рекурсии.
Отсутствие оператора присваивания делает переменные, используемые в функциональных языках программирования, очень похожими на переменные в математике - получив однажды свои значения, они больше никогда их не меняют. Отсутствие побочных эффектов в процессе вычисления функций приводит к тому, что порядок выполнения отдельных фрагментов программы не существенен - итоговое значение в любом случае будет одинаковым.
Функциональное программирование весьма красиво и иногда в качестве первого языка программирования, изучаемого студентами, выбирается
Пример
Хорошей иллюстрацией функционального стиля программирования является программа на языке
Создайте файл с именем triads.hs в который поместите следующий текст: triads n = [(x,y,z)|let ns=[1..n], x<-ns, y<-ns, z<-ns, x*x+y*y==z*z]
(скачать файл triads.hs )
triads n = [(x,y,z) | let ns = [1 .. n],
x <- ns, y <- ns, z <- ns, x*x+y*y == z*z]
Такую программу легко понять: получить все тройки целых чисел x, y и z, не превышающих заданного числа n и удовлетворяющих условию x2+y2=z2.
Для запуска интерпретатора языка :load triads.hs для загрузки содержимого файла в память. Теперь можно находить пифагоровы триады, например, при помощи следующего вызова функции triads 50. Для завершения работы интерпретатора наберите :quit и нажмите на клавишу Enter.
Следующая программа на языке
Пример
Создайте файл с именем
-- primes :: Integral a => [a] primes = map head (iterate sieve [2..]) sieve (p:xs) = [ x | x<-xs, x `rem` p /= 0 ]
(скачать файл
primes = map head (iterate sieve [2 ..]) sieve (p:xs) = [ x | x <- xs, x `rem` p /= 0 ]
После старта интерпретатора hugs и загрузки в него этой программы достаточно вызвать функцию
Еще одной реализацией декларативного стиля является логическое программирование, основанное на
Пример
Для иллюстрации принципов
| "Где-то в непроходимых джунглях, недалеко от города Ханоя, есть монастырь бога Брамы. В начале времен, когда Брама создавал Мир, он воздвиг в этом монастыре три высоких алмазных стержня и на один из них возложил 64 диска, сделанных из чистого золота. Он приказал монахам перенести эту башню на другой стержень (в соответствии с правилами, разумеется). С этого времени монахи работают день и ночь. Когда они закончат свой труд, наступит конец света." |
Правила перемещения дисков таковы: разрешается снимать со стержня только верхний диск, запрещается класть больший диск на меньший, при каждом ходе передвигается только один диск.
Поместите в файл с именем hanoi.pl следующий текст (символ % начинает комментарий, который не обязательно помещать в файл).
% move(число_дисков, откуда, куда, через)
move(1,X,Y,_) :-
write('Move top disk from '), %передвиньте верхний диск с
write(X), write(' to '),
write(Y), nl.
move(N,X,Y,Z) :-
N>1,
M is N-1,
move(M,X,Z,Y),
move(1,X,Y,_),
move(M,Z,Y,X).
(скачать файл hanoi.pl )
% move(число_дисков, откуда, куда, через)
move(1,X,Y,_) :- write('Move top disk from '),
write(X), write(' to '),
write(Y), nl.
move(N,X,Y,Z) :- N>1, M is N-1,
move(M,X,Z,Y),
move(1,X,Y,_),
move(M,Z,Y,X).
Запустите интерпретатор языка Пролог при помощи команды pl. После появления приглашения к работе (?- ) загрузите содержимое файла командой [hanoi]. (расширение файла указывать не нужно, а вот точка после закрывающей квадратной скобки необходима). Теперь, чтобы заставить Пролог решить задачу о перемещении трех дисков, введите следующий запрос:
move(3,left,right,center).
(не забудьте о точке в конце ввода). Ниже приводится порядок перемещения дисков, найденный этой программой.
Для завершения работы с интерпретатором наберите команду
Задания
triads.hs так, чтобы не выводились одинаковые тройки чисел, такие как (3,4,5) и (4,3,5). Для этого введите дополнительное условие, например, x<y.Объектно-ориентированное программирование (
Практически все современные языки программирования, независимо от принадлежности к тому или иному стилю (директивному или декларативному), поддерживают концепцию
Можно сказать, что ООП - это моделирование объектов посредством иерархически связанных классов. При этом малозначащие детали объекта скрыты от нас, и если мы даем команду какому-то объекту, то он "знает", как ее выполнить. Фундаментальной концепцией в
Все объекты являются представителями, или экземплярами, классов. Метод, активизируемый объектом в ответ на сообщение, определяется классом, к которому принадлежит
Классы представляются в виде иерархической древовидной структуры, в которой классы с более общими чертами располагаются в корне дерева, а специализированные классы и в конечном итоге индивидуумы располагаются в ветвях. На рисунке показана одна из возможных
Классы собак, кошек и утконосов являются дочерними по отношению к классу млекопитающих, следовательно наследуют его свойства. При программной реализации этой иерархии логично метод "кормление детенышей" реализовывать в родительском классе, вместо того, чтобы несколько раз дублировать его в каждом из подклассов. Наследование свойств
Итак, в основе
Инкапсуляцию можно представить, как защитную оболочку вокруг кода данных, с которыми этот код работает. Оболочка задает поведение и защищает код от произвольного доступа извне.
Наследование - это процесс, в результате которого один тип наследует свойства другого типа.
Полиморфизм - это концепция, позволяющая иметь различные реализации для одного и того же метода, которые будут выбираться в зависимости от типа объекта, переданного методу при вызове.
Пример
Для иллюстрации некоторых принципов
Поместите в файл с именем
#!/usr/bin/ruby
class Animal
def breath #Дыхание
print "все животные дышат: вдохнули и выдохнули\n"
end
end
class Cat<Animal
def bark # Подать голос
print "Mew Mew, я кошка. \n"
end
end
class Dog
def bark # Подать голос
print "Bow Wow, я собака. \n"
end
end
class Bird
def lay_egg
print "Яйцо снесено\n"
end
def fly
print "Я птица, я лечу!!!\n"
end
end
class Penguin<Bird
def fly
print "Пингвины не летают!!!\n"
end
end
# Создаем объекты разных классов
pochi = Dog.new
pochi.bark
tama = Cat.new
tama.breath
tama.bark
macaw = Bird.new
macaw.lay_egg
macaw.fly
penguin = Penguin.new
penguin.lay_egg
penguin.fly
(скачать файл
Для запуска этой программы выполните в окне shell команду
Если вы поняли, какой мир описывает данная программа, то попробуйте справиться с приведенными ниже заданиями.
Задания
pochi и сможет ли он выполнить команду pochi.breath (дышать)? Если нет, то внесите соответствующие изменения в текст программы.
Для получения официальных документов о завершении программы дополнительного профессионального образования (удостоверения о повышении квалификации, дипломов о профессиональной переподготовке и MBA) необходимо предоставить:
Внимание! Вы можете не заказывать доставку бумажной версии официального документы, а скачать его в электронном виде и распечатать самостоятельно. Информация о выданном документе в течение 1 месяца загружается в Федеральную информационную систему «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» - ФИС ФРДО.
Доступ на новый сайт осуществляется с использованием адреса электронной почты, который был указан вами при регистрации на "старом". Мы постарались перенести все ваши данные с прежнего ресурса, однако не исключена вероятность потери части информации.
При возникновении проблемы со входом, воспользуйтесь функцией сброса пароля
Если вы обнаружите несоответствия, пожалуйста, сообщите нам.