Программа построения графиков функций

Техническое задание

Листов 5

Руководитель,

преподаватель___ ___________ Петров П. П.

Исполнитель,

студент гр. ________________ Иванов И. И.

1. ВВЕДЕНИЕ

Настоящее техническое задание распространяется на разработку программы построения графиков и таблиц значений функций одной переменной, предназначенной для использования школьниками старших классов.

В школьном курсе элементарной алгебры тема анализа функций является одной из самых сложных. При изучении данной темы школьники должны научиться исследовать и строить графики функций одной переменной, используя все известные характеристические точки функции, включая корни, точки разрыва первого и второго рода и т. д.

Существующее программное обеспечение, которое может решать подобные за­дачи, является универсальным, например Eurica или MathCad. Оно имеет сравнительно сложный пользовательский интерфейс, ориентированный на пользователя, прослушавшего, как минимум, институтский курс высшей математики, что делает использование подобных средств школьниками невозможным.

Разрабатываемая программа позволит школьникам проверить свои знания при изучении указанной темы.

2. ОСНОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

Программа разрабатывается на основе учебного плана кафедры «Компьютерные системы и сети» и в соответствии с договором кафедры со школой №... от5.09.2001.

3. НАЗНАЧЕНИЕ

Основным назначением программы является помощь школьникам при изучении раздела «Исследование функций одного аргумента» шкального курса элементарной алгебры.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММЕ ИЛИ ПРОГРАММНОМУ ИЗДЕЛИЮ

4.1.Требования к функциональным характеристикам

4.1.1. Программа должна обеспечивать возможность выполнения следующих функций:

• ввод аналитического представления функции одной переменной и длительное;
  хранение его в системе;
• ввод и изменение интервала определения функции;
• ввод и корректировку шага аргумента;
• построение таблицы значений функции на заданном интервале или изображение графика функции на заданном интервале при условии, что на указанном интервале она не имеет точек разрыва.

4.1.2. Исходные данные:

• аналитическое задание функции;
• интервал определения функции;
• шаг изменения аргумента, определяющий количество точек на интервале.

4.2. Требования к надежности

4.2.1.: Предусмотреть контроль вводимой информации.

4.2.2. Предусмотреть блокировку некорректных действий пользователя при ра­боте с системой.

4.3.Требования к составу и параметрам технических средств

4.3.1.Система должна работать на IBM совместимых персональных компьютерах.
4.3.2. Минимальная конфигурация:

• тип процессора…………………………………………………Pentium и выше;
• объем оперативного запоминающего устройства……………32 Мб и более.

4.4. Требования к информационной и программной совместимости:

Система должна работать под управлением семейства операционных систем Win 32 (Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows NT и т. п.).

5. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

5.1. Разрабатываемые программные модули должны быть самодокументированы, т. е. тексты программ должны содержать все необходимые комментарии.

5.2 Разрабатываемая программа должна включать справочную информацию об основных терминах соответствующего раздела математики и подсказки учащимся.

5.3 В состав сопровождающей документации должны входить:

5.3.1 Пояснительная записка на 25-30 листах, содержащая описание разработ­ки.

5.3.2.Руководство пользователя.

Пример 2. Разработать техническое задание на создание системы «Учет успеваемости студентов». Система предназначена для оперативного учета успеваемости студентов в сессию деканом, заместителями декана по курсам и сотрудниками деканата. Сведения об успеваемости студентов должны храниться в течение всего срока их обучения и использоваться при составлении справок о прослушанных курсах и приложений к диплому.
Текст технического задания приведен ниже.

1. ВВЕДЕНИЕ

Настоящее техническое задание распространяется на разработку системы уче­та успеваемости студентов, предназначенной для сбора и хранения информации о •. ходе сдачи экзаменационной сессии. Предполагается, что использовать данную сис­тему будут сотрудники деканата, декан и его заместители.

Во время сессии необходимо получение оперативной информации о ходе ее сдачи студентами, однако выполнение такого контроля вручную требует значитель­ного времени.

Автоматизированная система учета успеваемости позволит улучшить качество контроля сдачи сессии со стороны куратора и деканата и обеспечит получение све­дений о динамике работы каждого студента, группы и курса в целом.

Кроме того, хранение информации о сдаче сессий в течение всего времени обу­чения позволит осуществлять автоматическую генерацию справок о прослушанных курсах и приложений к диплому выпускника!

2. ОСНОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

Система разрабатывается на основании приказа декана факультета №... от... и в соответствии с планом мероприятий по совершенствованию учебного процесса на 2001 -2002 учебный год.

3. НАЗНАЧЕНИЕ

Система предназначена для хранения и обработки сведений об успеваемости студентов учебных групп факультета в течение всего срока обучения. Обработанные сведения об успеваемости студентов могут быть использованы для оценки успевае­мости каждого студента, группы, курса и факультета в целом.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММЕ ИЛИ ПРОГРАММНОМУ ИЗДЕЛИЮ

4.1.Требования к функциональным характеристикам

4.1.1. Система должна обеспечивать возможность выполнения следующих
функций:

• инициализацию системы (ввод списков групп, перечней изучаемых дисциплин в соответствии с учебными планами и т. п.);
• ввод и коррекцию текущей информации о ходе сдачи сессии конкретными студентами;
• хранение информации об успеваемости в течение времени обучения студента;
• получение сведений о текущем состоянии сдачи сессии студентами.

4.1.2. Исходные данные:

• списки студентов учебных групп;
• учебные планы кафедр - перечень предметов и контрольных мероприятий по каждому предмету;
• расписания сессий;
• текущие сведения о сдаче сессии каждым студентом.

4.1.3. Результаты:

• итоги сдачи сессии конкретным студентом;
• итоги сдачи сессии студентами конкретной группы;
• процент успеваемости по всем студентам группы при сдаче конкретного предмета в целом на текущий момент;
• проценты успеваемости по всем группам специальности на текущий момент;
• проценты успеваемости по всем группам курса на текущий момент;
• проценты успеваемости по всем курсам и в целом по факультету на текущий момент;
• список задолжников группы на текущий момент;
• список задолжников курса на текущий момент.

4.2. Требования к надежности

4.2.1. Предусмотреть контроль вводимой информации.

4.2.2. Предусмотреть блокировку некорректных действий пользователя при ра­боте с системой.

4.2.3. Обеспечить целостность хранимой информации.

4.3.Требования к составу и параметрам технических средств

4.3.1 Система должна работать на IBM совместимых персональных компьютерах.

4.3.2. Минимальная конфигурация:

• тип процессора…………………………………………………Pentium и выше;
• объем оперативного запоминающего устройства……………32 Мб и более.

4.4. Требования к информационной и программной совместимости:

Система должна работать под управлением семейства операционных систем Win 32 (Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows NT и т. п.).

5. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

5.1. Разрабатываемые программные модули должны быть самодокументированы, т. е. тексты программ должны содержать все необходимые комментарии.

5.2. Программная система должна включать справочную информацию о работе и подсказки пользователю.

5.3. В состав сопровождающей документации должны входить:

5.3.1. Пояснительная записка на 25-30 листах, содержащая описание разработки.

5.3.2 Руководство системного программиста.

5.3.3. Руководство пользователя.

5.3.4 Графическая часть на трех листах формата А1:

5.3.4.1.Схема структурная программной системы.

5.3.4.2. Диаграмма компонентов данных.

5.3.4.3.Формы интерфейса пользователя.

Пример 3. Разработать техническое задание на создание системы ре­шения комбинаторно-оптимизационных задач. Первая версия системы долж­на включать алгоритмы решения задач: поиска цикла минимальной длины (задача коммивояжера), поиска кратчайшего пути и поиска минимального связывающего дерева.

Комбинаторными называют задачи, решение которых сводится к выбо­ру варианта из конечного множества решений. В комбинаторно-оптимизаци­онных задачах в конечном множестве допустимых решений отыскивается та­кое, для которого целевая функция достигает оптимального (минимального или максимального) значения.

Задача коммивояжера или поиска цикла минимальной длины в простей­шем варианте формулируется следующим образом. Задан список городов и дорог, соединяющих данные города. Известны расстояния между городами. Необходимо объехать все города, не заезжая ни в какой город дважды, и вер­нуться в исходный город так, чтобы суммарная длина пути была минималь­ной.

Задача поиска кратчайшего пути при тех же исходных данных предпола­гает другую цель: необходимо проехать из одного города в другой так, чтобы суммарная длина пути была минимальной.

Задача поиска минимального связывающего дерева ставится на тех же исходных данных, но теперь мы прокладываем телефонные линии вдоль до­роги и хотим, чтобы длина кабеля была минимальной.

Текст технического задания приведен ниже.

1. ВВЕДЕНИЕ

Настоящее техническое задание распространяется на разработку системы ре­шения комбинаторно-оптимизационных задач, предназначенной для ввода и хране­ния данных указанных задач, а также для их решения и хранения полученных ре­зультатов, и использования разработчиками программных и аппаратных средств вы­числительной техники.

Широкий крут задач проектирования различного рода технических объектов, в том числе и компьютеров, относится к классу комбинаторно-оптимизационных за­дач, точные методы решения которых, как правило, имеют экспоненциальную вы­числительную сложность и нереализуемы на современных компьютерах. В настоя­щее время для решения таких задач широко используются приближенные методы и алгоритмы, которые требуют различных вычислительных ресурсов и обеспечивают разную точность решения.

В то же время эти методы и алгоритмы не систематизированы, оценки их вы­числительной и емкостной сложности и сведения о возможной точности получае­мых решений неполны и разбросаны по многим источникам. В рамках единой сис­темы не существует программной реализации даже для ограниченного круга алго­ритмов решения основных комбинаторно-оптимизационных задач проектирования.

Создание системы, в рамках которой были бы реализованы наиболее часто упоминаемые методы и алгоритмы решения комбинаторно-оптимизационных задач, позволит как оценивать и исследовать отдельные методы и алгоритмы, так и сравни­вать их с точки зрения затрат вычислительных ресурсов и точности получаемых ре­шений.

2. ОСНОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

Система разрабатывается на основании приказа проректора по научной работе МГТУ им. Баумана №... от.... и в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ факультета... на 2001—2002 гг.

3. НАЗНАЧЕНИЕ

Первая версия системы предназначена для решения небольшого круга комбина­торно-оптимизационных задач на графах (поиск кратчайшего пути, минимального покрывающего дерева и покрывающего цикла минимальной длины). В следующих версиях предполагается увеличение количества решаемых задач.

Пользователями могут выступать научные работники и инженеры, занимающи­еся проектированием компьютеров, и студенты соответствующих специальностей. Пользователями могут также быть и специалисты других предметных областей, ко­торым приходится решать подобные задачи.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММЕ ИЛИ ПРОГРАММНОМУ ИЗДЕЛИЮ

4.1.Требования к функциональным характеристикам

4.1.1.Система должна представлять совокупность методических и программ­ных средств решения следующих задач:

• задачи построения минимального покрывающего дерева;
• поиск покрывающего цикла минимальной длины (задача коммивояжера);
• задачи поиска кратчайшего пути.

4.1.2.Для этих задач должны быть реализованы:

• алгоритм, обеспечивающий получение точного решения;
• в том случае, если точное решение получается алгоритмом, имеющим неполиномиальную вычислительную сложность, то необходимо дополнительно разработать алгоритм, обеспечивающий получение приближенных решений с полиномиальной вычислительной сложностью.

4.1.3.Методическое обеспечение должно быть реализовано в пользовательском
интерфейсе системы, который должен предполагать выбор задачи, метода и алгоритма ее решения; ввод данных; решение проектной задачи и сохранение исходных данных, промежуточных и окончательных результатов во встроенной базе данных для последующего анализа.

4.2.Требования к надежности

4.2.1 Предусмотреть контроль вводимой информации и блокировку некоррект­ных действий пользователя при работе с системой.

4.2.2. Обеспечить корректное завершение вычислений с соответствующей диагностикой при превышении имеющихся вычислительных ресурсов.

4.2.3. Обеспечить целостность информации, хранящейся в базе данных.

4.3.Требования к составу и параметрам технических
средств

4.3.1. Система должна работать на IBM совместимых персональных компьюте­рах.

4.3.2. Минимальная конфигурация:

• тип процессора………………………………………………………………Pentium-100;
• объем оперативного запоминающего устройства…………………………16 Мб;
• тип монитора…………………………………………………………………SVGA (15').

4.4. Требования к информационной и программной совместимости

Система должна работать под управлением операционной системы Win-dows'95 и выше.

5. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

5.1. Разрабатываемая система должна включать справочную информацию о работе системы и подсказки пользователю.

5.2. В состав сопровождающей документации должны входить:

• пояснительная записка;
• руководство пользователя.

После утверждения технического задания организация-разработчик не­посредственно приступает к созданию программного обеспечения. Однако переход к следующему этапу разработки - этапу уточнения спецификаций требует принятия еще некоторых принципиальных решений, от которых во многом зависят как характеристики и возможности разрабатываемого программного обеспечения, так и особенности его разработки, начиная с выбо­ра моделей этапа уточнения спецификаций.