Моделирование и графические возможности языков программирования

Федеральное государственное бюджетное  
образовательное учреждение высшего образования  
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана  
(национальный исследовательский университет)»
Д.А. Локтев, Д.А. Видьманов, В.С. Попов
Моделирование 
и графические возможности 
языков программирования 
Учебно-методическое пособие

УДК 004.432, 004.921, 004.942
ББК 32.973
Л73
Издание доступно в электронном виде по адресу
https://bmstu.press/en/catalog/item/6401/
Факультет «Информатика и системы управления»
Кафедра «Информационные системы и телекоммуникации»
Рекомендовано Научно-методическим советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия
 
Локтев, Д. А.
Л73 
 
Моделирование 
и 
графические 
возможности 
языков 
программирования : учебно-методическое пособие / Д. А. Лок- 
тев, Д. А. Видьманов, В. С. Попов. — Москва : Издательство 
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 55, [1] с. : ил.
ISBN 978-5-7038-5289-7
Пособие предназначено для выполнения лабораторных работ по курсу «Информатика» для моделирования физических и математических 
процессов, таких как генерация случайных чисел методом Неймана, получение значения числа π методом Монте-Карло, исследование закона 
сохранения импульса. Рассмотрено применение языков программирования для графического отображения этих процессов. Приведены описание каждой из лабораторных работ, порядок их выполнения, контрольные вопросы и формы отчетности. 
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальности 09.03.02 «Информационные системы и технологии», а также для 
студентов первого курса технических вузов, изучающих дисциплину 
«Информатика».
УДК 004.432, 004.921, 004.942
ББК 32.973
ISBN 978-5-7038-5289-7
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019
©  
Оформление. Издательство 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019

Предисловие
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов 
первого курса технического вуза для выполнения лабораторных 
работ по учебной дисциплине «Информатика» в соответствии с 
утвержденным учебным планом по направлению подготовки 
09.03.02 «Информационные системы и технологии».
Цель учебно-методического пособия — получение практических навыков реализации алгоритмов в программном виде на различных языках программирования.
В результате выполнения лабораторных работ, представленных 
в учебно-методическом пособии, студенты смогут проводить моделирование процессов, разрабатывать программные средства реализации алгоритмов на языках C#, C++, языке графического программирования G.
Изучение дисциплины предполагает предварительное освоение 
лекций по курсу «Информатика».
С помощью предлагаемых лабораторных работ студенты ознакомятся со следующими понятиями, которые связаны с другими 
предметными областями: 
лабораторная работа 1 — парадигма потока данных (теория 
языков программирования), цикл (алгоритмика), метод МонтеКарло (численные методы, стохастические методы, математика, 
геометрия), двумерные и трехмерные графики математических 
функций (математический анализ), параболоид (физика); 
лабораторная работа 2 — случайные числа, случайные и псевдослучайные генераторы, криптографически безопасные псевдослучайные последовательности, обратный инжиниринг (криптология, математика), метод середины квадрата, рекуррентные формулы, 
циклы, периоды (алгоритмы и структуры данных); 
лабораторная работа 3 — закон сохранения импульса, удар, импульс тела (физика), связь между скоростью, временем, расстоянием, ускорением (физика), язык программирования C# (программирование), Windows forms (эргономика и человеко-машинные 
интерфейсы).
3

В конце учебно-методического пособия содержатся:
приложение 1 — журнал лабораторной работы (содержит шаблоны для создания отчета по выполнению лабораторных работ);
приложение 2 — исходный код метода Collision (данный код 
необходим для реализации начальной программы лабораторной 
работы 3).
Пособие получило высокую оценку экспертов конкурса «Большие вызовы для учителя», номинация «Сборник проектных и исследовательских задач и заданий междисциплинарной направленности» (образовательный центр «Сириус», г. Сочи).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 
Построение графиков математических функций  
и использование метода Монте-Карло в среде LabVIEW
1.1. Введение
Среда LabVIEW используется инженерами для решения самых 
разнообразных задач: от создания прототипов программного обеспечения из-за возможностей быстрой разработки до тестирования 
систем самолетов (отечественного производства в том числе). 
Цель работы — получение теоретических знаний и практических навыков в области создания программ, отображения двумерных и трехмерных данных в среде LabVIEW, получение первичного представления о методе Монте-Карло.
Задачи работы — начальное ознакомление с интерфейсом среды, ознакомление с циклическими структурами For Structure и 
While Structure в среде LabVIEW, построение двумерных и трехмерных графиков, использование метода Монте-Карло при вычислении числа π и визуализация полученных данных, подведение итогов лабораторной работы.
1.2. Теоретическая часть 
Среда LabVIEW использует язык графического программирования G для создания программ, что предоставляет возможность 
создать программу только при помощи компьютерной мыши! 
В среде LabVIEW вместо более традиционной императивной парадигмы программирования используется парадигма потока данных: 
данные в программе «перемещаются» по проводникам, соединяющим элементы управления, функции и индикаторы.
5

Введение в интерфейс среды LabVIEW
При разработке программ, называемых в среде LabVIEW виртуальными приборами, программисту необходимо в окне лицевой 
панели (Front Panel) виртуального прибора сформировать интерфейс, 
а в окне блок-диаграммы (Block Diagram) — программу (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Блок-диаграмма виртуального 
сложения двух чисел
Элементы управления, размещенные на лицевой панели виртуального прибора, и функции, находящиеся на блок-диаграмме, 
доступны из палитр Controls и Functions соответственно. 
Отображение палитры Functions в среде программирования 
(рис. 1.2):
Controls: выбрать в строке меню лицевой панели View Î
Controls 
Palette или щелкнуть правой кнопкой мыши (ПКМ) на свободном 
месте лицевой панели; 
Functions: выбрать в строке меню блок-диаграммы View 
Functions Palette или щелкнуть ПКМ на свободном месте блокдиаграммы.
Элементы управления и функции помещаются на панель виртуального прибора перетаскиванием из соответствующих палитр.
В рамках лабораторной работы 1 широко используются элементы управления и индикаторы из следующих палитр: 
• Modern Numeric; 
• Modern Graph. 
Необходимые в данной работе функции и структуры содержат 
следующие палитры функций: 
• Programming Structures;
• Programming Numeric; 
6