Презентация к уроку информатики Тема: программирование на языке PascalABC Автор: Юдин Андрей Борисович МКОУ Плесская СОШ Часть 1. - презентация

1 Презентация к уроку информатики Тема: программирование на языке PascalABC Автор: Юдин Андрей Борисович МКОУ Плесская СОШ Часть 1

2 Рекурсия это такой способ организации вспомогательного алгоритма (подпрограммы), при котором эта подпрограмма (процедура или функция) в ходе выполнения ее операторов обращается сама к себе. Рекурсивным называется любой объект, который частично определяется через себя. Определение рекурсии 1

3 Уроборос – змей, пожирающий свой хвост. Рисунок из алхимического трактата «Synosius» Теодора Пелеканоса (1478 г). Определение рекурсии 2

4 Program n1; uses crt; procedure Rec(i: integer); begin if i>1 then Rec(i-1); writeln(i); end; begin clrscr; Rec(5); end. рекурсивный подъём Процедура закрывается и выводится i Пока i больше 1 вызываем следующую процедуру Определение рекурсии 3

5 Вызов Rec(5) Вызов Rec(4) Вызов Rec(3) Вызов Rec(2) Вызов Rec(1) Вывод (1) Вывод (2) Вывод (3) Вывод (4) Вывод (5) i>1i Rec(i-1) >1 Да 4>1 Да 3>1 Да 2>1 Да 1>1 Нет Rec(4) Rec(3) Rec(2) Rec(1) Вывод(1) Определение рекурсии 4

6 Процедура 5 Процедура 4 Процедура 3 Процедура 2 Процедура 1 Вывод 5 Вывод 4 Вывод 3 Вывод 2 Вывод 1 Пока i>1 то вызываем очередную процедуру Рекурсивный подъем Определение рекурсии 5

7 Program n2; uses crt; procedure Rec(i: integer); begin writeln(i); if i>1 then Rec(i-1); end; begin clrscr; Rec(5); end. рекурсивный спуск Вывод Переход к следующей процедуре Определение рекурсии 6

8 i>1Вывод i Rec(i-1) >1 Да 4>1 Да 3>1 Да 2>1 Да 1>1 Нет Rec(4) Rec(3) Rec(2) Rec(1) Rec(i) Rec(5) Rec(4) Rec(3) Rec(2) Rec(1) Определение рекурсии 7

9 Процедура 4 Процедура 3 Процедура 2 Процедура 1 Процедура 5 Вывод 5 Вывод 4 Вывод 3 Вывод 2 Вывод 1 Пока i>1 то вызываем очередную процедуру Рекурсивный спуск Определение рекурсии 8

10 Program n3; Uses crt; Procedure Print(n:integer); Begin Writeln ('У попа была собака,'); Writeln ('Он ее любил.'); Writeln ('Она съела кусок мяса '); Writeln ('Он ее убил.'); Writeln ('Убил и закопал'); Writeln ('И на могиле написал:'); if n>1 then Print(n-1); End; BEGIN Print(4); END. рекурсивный спуск Вывод Переход к следующей процедуре Определение рекурсии 9

11 Program n4; uses crt; procedure Rec(i: integer); begin writeln(i); if i>1 then Rec(i-1); writeln(i); end; begin clrscr; Rec(5); end. рекурсивный спуск, и рекурсивный подъем Спуск Подъем Определение рекурсии 10

12 Задача. Заполнить массив из 5 элементов порядковыми номерами элементов массива. И найти сумму элементов массива. Program n4; uses crt; var s,i:integer; a:array[1..5] of integer; begin clrscr; S:=0; for i:=1 to 5 do begin a[i]:=i; writeln(a[i]); S:=S+a[i]; end; writeln('Cумма =',s); end. Сумма итеративно Определение рекурсии 11

13 uses crt; var s,i:integer; a:array[1..5] of integer; procedure summ(i: integer); begin if i>1 then summ(i-1); begin S:=S+a[i]; writeln(a[i]); end; begin clrscr; for i:=1 to 5 do a[i]:=i; summ(5); writeln('Сумма=',s); end. Рекурсивная процедура Определение рекурсии 12 Процедура Вызов процедуры из основной программы

14 Program n5_2; uses crt; Var a:array[1..5] of integer; I: integer; Function Summ(i : integer) : Integer; Begin If i = 0 Then Summ := 0 Else Summ := A[i] + Summ(i - 1) End; Begin clrscr; for i:=1 to 5 do a[i]:=i; WriteLn('Cумма = ', Summ(5)) End. Рекурсивная функция Определение рекурсии 13 Функция Вызов функции из основной программы

15 Последовательность, каждый член которой, начиная со второго, равен предыдущему, сложенному с одним и тем же числом d, называется арифметической прогрессией. Число d - разность прогрессии. Таким образом, арифметическая прогрессия есть последовательность, заданная рекуррентно равенством: Например: Определение рекурсии 14

16 Program n6; uses crt; Var k,I: integer; Function Progr(i,n,d : integer) : Integer; Begin If i = 1 Then Progr := n Else Progr := d + Progr(i - 1,n,d); End; Begin clrscr; i:=4; WriteLn(i,' член равен = ', Progr(i,2,3)) End. Номер вычисляемого элемента Первый элемент Разность прогрессии Определение рекурсии 15 Рекурсивно вызываем функцию

17 Факториа́л числа n (лат. factorialis действующий, производящий, умножающий; обозначается n!, произносится эн факториал́л) произведение всех натуральных чисел от 1 до n включительно. если n=0 или n=1 если n>1 Например:5!=12345=120 Например:1!=1 2!=1! 2=1 2=2 3!=2! 3=2 3=6 4!=3! 4=6 4=24 5!=4! 5=24 5=120 Определение рекурсии 16

18 uses crt; var fac: longint; n, i: integer; begin clrscr; write('n = '); readln(n); fac := 1; for i:=2 to n do fac := fac * i; writeln(n,'! = ', fac); end. Начальное значение факториалла Циклом находим произведение от 2 до n Определение рекурсии 17 Факториал итеративно

19 Факториал рекурсией uses crt; var n:integer; function fac ( n : integer): integer; begin if (n = 1) or (n=0) then fac := 1 else fac:= n*fac(n-1); end; begin clrscr; write('n = '); readln(n); writeln(n,'! = ', fac(n)); end. Начальное значение факториалла Вызываем повторно функцию вычисления факториалла Определение рекурсии 18

20 Задачи для самостоятельного решения 1. Определим функцию K(n), которая возвращает количество цифр в заданном натуральном числе n. Составить программу определяющую количество цифр в числе с использованием рекурсии. 2. Разработать программу для нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух заданных натуральных чисел используя алгоритм Евклида Определение рекурсии 19

21 Математиком Исследовательского центра корпорации IBM Бенуа Мандельбротом в 1975 году был введен термин фрактал (от латинского fractus – раздробленный, разбитый, состоящий из фрагментов), а в 1982 году опубликована основополагающая книга Фрактальная геометрия природы, где описаны фрактальные множества, их свойства, методы получения и изображения. Фракталы 20

22 Фракталы 21 Задача. Составить программу изображающую на экране ломаную, координаты вершин которой, определяются случайным образом.

23 uses crt, graphabc; var x,y,x2,y2,i:integer; begin clrscr; x := random(640); y := random(400); for i:=1 to 25 do begin x2 := random(640); y2 := random(400); line(x,y,x2,y2); x:=x2; y:=y2; end; textout(200,330,'n=25'); end. Координаты начала первой линии Цикл задающий количество звеньев Координаты конца линии Линия Координаты конца линии становятся координатами начала следующей линии Фракталы 22

24 Фракталы 23 uses crt, graphabc; procedure segment(x,y,x2,y2,n: integer ); begin x2 := random(640); y2 := random(400); line(x,y,x2,y2); if n > 1 then segment(x2,y2,random(640),random(400),n-1); end; begin clrscr; segment(320,200, 0, 0, 25); textout(200,330,'n=25'); end. Координаты начала линии Линия Пока n>1 вызываем еще одну процедуру Координаты начала звена Координаты конца звена Количество звеньев

25 Фракталы 24 Задача. Составить программу изображающую на экране спираль.

26 X Y x,y: real; Начало линии x2,y2: real; Конец линии Pi/2 угол поворота Pi/2 угол под которым начинаем движение Stwol длина одной линии Фракталы 25

27 uses crt, graphabc; procedure scroll(x,y,A,Stwol: real;n: integer ); var x2, y2: real; begin x2 := x + Stwol * cos(A); y2 := y - Stwol * sin(A); line(round(x), round(y), round(x2), round(y2)); if n > 1 then scroll( x2, y2, A+Pi/2, Stwol+5, n-1); end; begin clrscr; scroll(300, 200, Pi/2, 10, 50); textout(200,330,'n=50'); end. Вычисляем координаты конца линии Рисуем линию Пока n>1 вызываем процедуру рисования линии Для каждой следующей линии поворачиваем на 90 градусов Каждую новую линию удлиняем на 5 единиц Фракталы 26

28 Угол начала движения Pi/4 (45 градусов) Фракталы 27

29 Угол наклона линии Pi/4 (45 градусов) Фракталы 28

30 1. Координаты корня 2. Координаты точки разветвления 3. Угол под которым растер ветка 4. Длина ствола 5. Количество разветвлений (рекурсивных вызовов) Фракталы 29

31 Stwol: real; длина ствола x2,y2: real; координаты точки разветвления x,y: real; координаты корня а: real; Угол под которым растет дерево (Начальное Pi/2) X Y A+pi/4 и A-pi/4 угол на который отклоняется новая ветка Фракталы 30

32 procedure Tree(x,y,A,Stwol: real;n: integer ); var x2, y2: real; begin x2 := x + Stwol * cos(A); y2 := y - Stwol * sin(A); line(round(x), round(y),round(x2), round(y2)); if n > 1 then begin Tree( x2, y2, A+Pi/4, 0.6*Stwol, n-1); Tree( x2, y2, A-Pi/4, 0.6*Stwol, n-1); end; Координаты точки разветвления Рисуем одну ветвь Пока n>1 два раза вызываем процедуру для правой и левой ветки Фракталы 31

33 begin clrscr; Tree(175, 325, Pi/2, 120, 14); textout(200,330,'n=14'); end. Вызов рекурсивной процедуры из тела программы Фракталы 32

34 Треугольник Серпинского Фракталы 33 Задача. Составить программу изображающую на экране треугольник Серпинского.

35 X Y line(x,y,x2,y2) line(x3,y3,x2,y2) line(x,y,x3,y3) (x,y) (x2,y2) (x3,y3) (xa,ya) (xb,yb) (xc,yc) x,y xa, ya xc, yc x2,y2 xa, ya xb, yb x3,y3 xb, yb xc, yc Фракталы 34

36 procedure rec(x,y, x2,y2, x3,y3, n:integer); var xa, ya, xb, yb, xc, yc:integer; begin if n >0 then begin line(x,y,x2,y2); line(x3,y3,x2,y2); line(x,y,x3,y3); xa:=(x+x2) div 2; ya:=(y+y2) div 2; xb:=(x3+x2) div 2; yb:=(y3+y2) div 2; xc:=(x+x3) div 2; yc:=(y+y3) div 2; rec(x,y,xa, ya, xc, yc, n-1); rec(x2,y2,xa, ya, xb, yb, n-1); rec(x3,y3,xb, yb, xc, yc, n-1); end; Рисуем треугольник Вычисляем координаты середин сторон треугольника Рекурсивно рисуем три меньших треугольника Фракталы 35

37 Begin clrscr; rec(100,350,300,50,500,350,7); End. Вызываем рекурсивную процедуру Фракталы 36

38 Задачи для самостоятельного решения 1. Составьте программы выводящие на экран следующие изображения с использованием рекурсии: Фракталы 37 Множество Кантора. Снежинка

39 Задачи для самостоятельного решения 2. Составьте программы выводящие на экран следующие изображения с использованием рекурсии: Фракталы 38

40 Задачи для самостоятельного решения 3. Составьте программы выводящие на экран следующие изображения с использованием рекурсии: Фракталы 39

41 Задача. Необходимо составить программу для вычисления значений некоторого полинома (многочлена), определение которого имеет следующий вид: 40

42 function p(n:integer; x:real):real; { n - степень полинома, x- значение аргумента} var p0,p1,p2:real; i:integer; begin if n=0 then p:=0 else if n=1 then p:=2*x else begin p0:=0; p1:=2*x; for i:=2 to n do begin p2:=2*i/(i-1)*p1+(i-1)/(2*i)*p0; p0:=p1; p1:=p2; end; p:=p2; end; Значения полинома при 0 и 1 Устанавливаем начальные значения Вычисляем значения полинома до n используя цикл Итеративная функция: 41

43 function p(n:integer; x:real):real; { n - степень полинома, x- значение аргумента} begin if n=0 then p:=0 else if n=1 then p:=2*x else p:=2*n/(n-1)*p(n-1,x)+(n-1)/(2*n)*p(n-2,x); end; Значения полинома при 0 и 1 Вызываем функцию повторно Рекурсивная функция: 42

44 uses crt,Utils ; var d1: DateTime; function p(n:integer; x:real):real; {определение функции} begin clrscr; d1 := CurrentDateTime; Writeln(' Время: ',d1.hour,':',d1.minute, ':',d1.second,':',d1. Milliseconds div 100); writeln(p(35,5)); d1 := CurrentDateTime; Writeln(' Время: ',d1.hour,':',d1.minute, ':',d1.second,':',d1. Milliseconds div 100); end. Здесь поместим одну из описанных выше функций Переменная для хранения системного времени Считываем системное время и выводим его на экран Вызываем функцию Считываем системное время и выводим его на экран 43

45 Рекурсивная функция: n = 35 Время выполнения = 25,8 с Итеративная функция: n = 35 Время выполнения <1 мс 44 Тест скорости выполнения итеративной и рекурсивной программы

46 Light-bot - игра-головоломка для обучения программированию Описание функции F 1 Вызов функции F 1 внутри функции F 1 45

47 Персональная страничка Диканева Тараса Викторовича Сайт Шестакова Александра Петровича Сайт «В мире фракталов» автор Александр Чернышев htmlhttp:// html Ветвь форума по программированию. Автор ildwine. Интернет ресурсы: 46

48 Златопольский Д.М. Программирование: типовые задачи, алгоритмы, методы. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007 Бердж В. Методы рекурсивного программирования. Издательство: Машиностроение Источник для скачивания книги: programmirovaniya/924-berdj-metody-rekursivnogo-programmirovaniya.htmlhttp://progbook.ru/technologiya- programmirovaniya/924-berdj-metody-rekursivnogo-programmirovaniya.html Головешкин В.А., Ульянов М. В. Теория рекурсии для программистов. М.: ФИЗМАТЛИТ, Список литературы: 47