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RAPTOR程序设计教程

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RAPTOR程序设计教程

RAPTOR程序设计教程

RAPTOR程序设计教程第一部分：RAPTOR的介绍和安装第二部分：RAPTOR的界面介绍第三部分：RAPTOR的基本功能1.创建流程图：在流程图区域中，你可以使用RAPTOR提供的各种符号来创建你的流程图。

你可以创建顺序结构、选择结构和循环结构等等。

2.编写算法代码：在算法表区域中，你可以使用RAPTOR提供的伪代码来编写你的算法代码。

RAPTOR支持各种基本操作，如赋值、条件判断和循环等等。

3.调试程序：RAPTOR提供了一个调试器，可以帮助你调试你的程序。

你可以逐步执行你的程序，查看每个变量的值和程序的执行过程。

第四部分：RAPTOR的使用示例下面是一个使用RAPTOR设计的简单程序的示例：```1.输入一个数n2. 初始化sum为03.循环执行以下步骤n次：4.输入一个数x5. 将x加到sum上6. 输出sum```你可以使用RAPTOR创建一个顺序结构来实现这个程序。

首先，在流程图区域中添加一个"输入"符号，标记为"输入一个数n"。

然后，添加一个"赋值"符号，将sum初始化为0。

接着，添加一个循环结构，表示循环执行下面的步骤n次。

在循环结构中，添加一个"输入"符号，标记为"输入一个数x"。

然后，添加一个"赋值"符号，将x加到sum上。

最后，添加一个"输出"符号，输出sum。

第五部分：RAPTOR的进阶使用除了基本功能外，RAPTOR还提供了一些进阶功能，如函数和数组等。

你可以使用RAPTOR设计更复杂的程序。

例如，你可以使用RAPTOR的函数功能来设计一个求斐波那契数列的程序。

你可以创建一个函数，传入一个参数n，返回第n个斐波那契数。

然后，在主程序中调用这个函数，输出前10个斐波那契数。

另外，你还可以使用RAPTOR的数组功能来设计一个查找最大值的程序。

raptor程序设计案例教程-ch4

raptor程序设计案例教程-ch4
RAPTOR的设计者在权衡利弊之后，放弃了 全局变量的设置，而是使用存取子程序来 代替全局数据，用全局数据能作的一切
矩阵乘法
矩阵乘法是线性代数的基本算法之一 熟悉和编制矩阵乘法对深入了解线性代数
和计算方法有重要意义
案例问题
矩阵乘法要求第一个矩阵的列数(column)和 第二个矩阵的行数(row)相同，若A为m×n 矩阵，B为n×p矩阵，则他们的乘积AB会是 一个m×p矩阵。其乘积矩阵的元素可由下 式得出：
同样，由于子图具有名称，可以作为一种功能的 抽象，分级实现的子图，可以将较大的 定义和传递任何参数
例4-2中的output子图
子图和子程序的命名
与变量不同的是，变量是一种被操作的对象，保 存一种具体的计算结果或中间量，所以变量名称 以名词（或代号）为多见；
英文单词统计（续）
例4-2 请设计一个程序，在例4-1的问题 求解基础上，统计使用了“a~z”所有 字母开头的单词的次数，并输出统计结 果
分析：
解这个问题程序似乎只要把例4-1的部分程序 再复制、粘贴25次，做一点修改就可以解决 问题。但是，可以将例4-1中的程序改造成一 个子程序，或者是一种抽象，以便“复用”
为了解决复杂的问题，必须能够研究问题 的“主要方面（big issues）”
模块化的主要作用
程序设计中，通过组合一系列相关指令， 组成分立和离散的过程，就可以抽象所有 的细节
模块化的主要作用包括：
降低复杂性 避免代码段重复 改进性能
英文单词统计
例4-1：请设 计一个程序， 计算一个英文 文章中，使用 了“a”开头 的单词的次数
2.模块化：模块化是把程序要解决的总目标 分解为分目标，再进一步分解为具体的小 目标，把每个小目标称为一个模块；

RAPTOR与流程图说课讲解

RAPTOR与流程图说课讲解

输入(Input)语句
输入语句的编辑 （Edit）对话框
◦ 提示部分 ◦ 变量部分
输入(Input)语句
输入语句编辑完成后在流 程图中显示的状态
运行时对话框
RAPTOR控制结构
程序员合理利用控制结构和控制语句，可以确定程 序语句的执行顺序
这些控制结构可以做三件事：
1. 按照顺序执行某些语句； 2. 根据条件的判断件为真时重复执行一条或多条语句
选择控制结构在英语环境中被称为“if-then”结 构
决策表达式
决策表达式（Decision Expressions）是一组值 （常量或变量）和关系运算符的结合, 期望得到 YES/NO这样的结果
关系运算符（=、 / =、 <、<=、>、> =），必 须针对两个相同的数据类型值（无论是数值、字符 串、字符或布尔值）比较
字符（Character）：
◦ 如’A’，’8’，’!’。
变量报错的原因
未定义引用(a) 拼写错（b）
不同类型的数据不可比较
RAPTOR常量
pi（圆周率） 定义为 3.1416 e （自然对数的底）定义为 2.7183 true /yes(布尔值: 真) 定义为 1 false/no(布尔值：假) 定义为 0
一个椭圆和一个菱形符号组合在一起被用来表示一个循环 过程
菱形符号中的表达式结果为“No”，则执行“No”的分 支，这将导致循环语句和重复
要重复执行的语句可以放在菱形符号上方或下方
循环控制结构在英语环境中被称为“While-do” 结构
循环测试
在循环语句中，究竟是先计算后测试，还是先测试 后计算，或者在计算的过程中间进行测试？

raptor程序设计案例教程-ch6

raptor程序设计案例教程-ch6

阻塞性键盘输入函数
(1) Wait_For_Key
等待击键
(2) Character_variable Get_Key
等待并取得用户输入的字符键值，返回用户输 入的字符键给某个变量
(3) String_variable Get_Key_String
取得用户输入的特殊键键值，如“home”
+鼠标位置的计算非常关键，这里使用了圆 的标准方程“(x-a) 2+(y-b)2=r2”（在算法中的 表达为(x-a)^2+(y-125)^2<=2500的决策语句 ）进行判断
-执行效率较低 -一旦出错，出错信息没有清除功能
一个矩形按钮输入程序的设计
Main子图
负责用户输入全局 控制
绘制按钮画面（ drawbuttons子图）
第6章 视窗交互程序设计
《RAPTOR程序设计案例教程》
学习目标
如何在图形界面中设置按钮？ 如何在图形界面中设置键盘响应？ 如何在图形界面下接收字符串输入？ 如何在图形界面下布点并连线？

视窗交互程序设计基础
程序设计中，用户与图形程序的互动形式 很多，如用户点击鼠标或者按键盘上的某 个键，就会触发相应的事件
需求与设计
1.“开始”和“结束”按钮如何产生？ 2. 如何获取鼠标点击位置？ 3.鼠标点击点坐标的判断。 4.相关文本如何显示。
鼠标输入的实现案例
鼠标输入视线中的资源
位图图片装载功能，分别载入标识有“开始”和 “结束”的两张图片
借助Get_Mouse_Button(Which_Button,X,Y)获取鼠 标点击位置，并用Which_Button指明点击的是哪 个键，用X和Y来接收鼠标点击点的坐标

raptor程序设计案例教程-ch8

raptor程序设计案例教程-ch8
为了观察方便，只需要模拟将自然数1~N排 序的过程
解题思路
数据结构自然是采用数组，并且是数据为1 至N的随机数组
所以程序首先要生成一个N元的全排列。要 生成N元的全排列，需要N次生成随机数， 但是每一次都要与之前的不重复
可以使用另一个布尔型数组存储各个数是否被 使用过
解题思路
使用着色的方法可以让这个过程变得直观 ，所以可以给数据着色，然后在变更某个 数据的时候改变它的颜色，可以做出一种 不错的效果
那么如何确定子边的属性呢？
分析与设计思路
假设父边的阶数为level，边长为length，坐标为(x, y)，方向为orientation
则子边的阶数显然是level-1，子边的边长则是 length÷3。
再看方向，①号边和④号边的方向与父边相同， 为orientation，②号边的方向为orientation+1，而 ③号边的方向为orientation-1
第8章 综合应用
《RAPTOR程序设计案例教程》
本章案例
科赫雪花的原理及简单绘制 可视化排序方法如何设计？ 图形界面下如何输入无向图？ 如何用RAPTOR设计画图程序？
科赫雪花的原理及简单绘制
将一条线段三等分，先以中 间的一段为底边作一个正三 角形，然后再去掉这个正三 角形的底边， 于是我们可以 得到一条由4条长度为原线段 长度三分之一的线段构成的 折线
一种较为方便的方法是使 用另一个一维数组used[i] 来表示数字i是否已经被 使用过
这样在生成第二个数的时 候，检查第二个数是否被 使用过，如果已经被使用 过了，那么就重新生成一 个新的随机数直到出现没 有使用过的为止
数组的排序-冒泡
Bubble_Sort子程序
数组的排序-插入

RAPTOR流程图算法设计教程课件ch4

RAPTOR流程图算法设计教程课件ch4
否则比较x2>=x3；
Step2：如果x1>=x3条件为true，则最大值为x1,否
则最大值为x3；
Step3：如果x2>=x3条件为true，则最大值为x2,否
则最大值为x3。
方法3：通盘比较
这种方法与第1种方法有些类似，所不同的是：将第
1个数值x1分别与另外两个数进行比较，即
（x1>=x2）and（x1>=x3），如果条件为true，则
“The year is leap year.”的
提示信息，否则输出“The
year isn’t leap year”。
通过上面的例题可以看出，利用选择结构
设计程序，它是根据条件成立与否来选择执
行不同操作的一种程序设计方法，这种结构
又称之为分支结构。
目录
4.1 选择结构应用的场合
4.2 用基本选择结构实现分支判断
本章小结
选择结构是结构化程序设计三种基本结构之
一。大多数程序设计都会遇到选择结构。选
择结构是对给定的条件进行判断，然后根据
判断结果来选择执行不同的操作。本章介绍
了在RAPTOR程序设计中选择结构，包括简
单分支结构和分支嵌套结构等程序设计方法。
顺序结构方式是无法解决的，还需要根
据某些“条件”来确定下一步如何做，如：
– 计算某年是否为闰年；
– 如果输入的三角形三条边，能够构成一
个三角形，则计算三角形的面积；
– 根据空气质量指数PM2.5，判断空气质
量的等级
4.1 选择结构应用的场合
【例4-1】从键盘上输入某年的年份，判断该年
Year是否为闰年。
是在程序中使用两个选择结构。在一个RAPTOR

raptor程序设计案例教程-ch5

可以使用Set_Font_Size（Height_in_pixels） 命令更改绘制文本的大小
默认的文本高度为个8像素高，在两行文本 行之间的垂直方向默认间距约为12像素
图形案例
卡通图像
简单汉字的绘制
例5-2利用RAPTOR 图形函数画一个“ 囧”字
画老鼠
例5-3利用图形函 数生成一个可爱 的老鼠头像
对称原理具体到该题目：坐标系中(x1,y)关 于对称轴x=x0对称的坐标为(2x0-x1,y)； (x1,y1)关于对称中心(x0,y0)的对称坐标为 (2x0-x1,2y0-y1)
对称图形的绘制技法
在RAPTOR中利用对称作图时，可以不必自 己计算数值，只需要直接写出算式即可， RAPTOR运行时将会自动计算
将已经绘制好的位图图片放入一款图像 (image)处理软件，通过软件来获取图片中 各个元素的坐标位置
但是，有时坐标系统的设置，两个软件系 统不一致，怎么？
Windows画图程序的坐标
Windows画图程序的坐标原点在左下角，而 RAPTOR的在左上角
卡通图片绘制要点-对称问题
从哆啦A梦的图片中我们可以看到，整个图 片基本以纵轴对称，所以在图形对称时， 利用对称原理作图会给绘制工作带来很大 的便利
矢量图可以用来表达数据曲线、物理装置、化 学、生物过程等的动态变化
位图则可以反映现实世界中的图像，并与程序 结合，产生栩栩如生的效果
位图实现蝴蝶飞翔的动画
例5-8：试在RAPTOR中以下10幅图像，在 RAPTOR下进行动态图形表达
那么如何在图形界面下编程，使得程序设 计进入一个千姿百态、丰富多彩的图形世 界呢？
RAPTOR与图形编程
RAPTOR的主要长项之一，是流程图设计的 方法在程序设计上的便利

RAPTOR流程图算法设计教程课件ch9

这种规律往往呈现出前因后果的关系，即某些现
象的变化和紧靠它前面的一个或一些结果密切相
关。递推的思想正是体现了这一变化规律。
9.2 递推算法
9.2.1
递推概述
9.2.2
递推
算法应用举例
9.2.1 递推概述
• 递推算法
– 递推方法是一种简便高效的常见数学方法，
它是利用问题本身所具有的一种递推关系求
解问题的方法。
【例9-3】已知一个数列2，4，8，16，…，求该数
列到第10项为止数列各项的值。
问题分析：这是一个对数列求解问题。看到该数
列，首先应考虑以下两个问题：一是该数列有什
么规律？二是如何根据给出项求出第10项？
通过观察数列规律，可以得到该数列是一个等比
数列，数列中每一项是前一项的2倍，记第k项为
，则递推式为 = −1 × 2。又已知第一项
问题分析：数列的递推关系F（n）=F（n-1）+F
（n-2）已给出，F（n）为递推变量。由于数列的
第1项和第2项均已知，因此可以按照顺推的方式
计算出第3项、第4项、……，直到第n项。该计算过
程可以用一重循环实现。为了保存数列的每一项，
本题利用数组求解Fibonacci数列的前n项。
其算法表示如下：
行Step5；
Step5：计算单据编号number的值number10809+
thousands*1000+tens*10，如果(number mod 67 =0 ) and (number
mod 59 =0)，则输出这个5位数；
Step6：取枚举变量tens的下一个值tenstens+1，转去执行Step5；
行求解的一种方法，利用递推方法求解问题的关

raptor程序设计案例教程-ch7

第7章 I/O程序设计
《RAPTOR程序设计案例教程》
学习目标
何为工程化计算？ 计算的原始数据从何而来？ 计算的结果可以在哪里输出？ 伪随机数的重要性和用途。
何为工程化计算？
对于很多实用的工程软件来说，它所需要 输入的数据量比较大，有时候需要借助大 量的输入数据完成科学计算，在这种情况 下，依靠前面所说的通过用户键盘输入显 然既费时费力，又不太可能实现
由于字符串可以当成是元素全为字符的数 组，所以每次读入一行字符串后，使用循 环语句将每个字符的ascii加1即可
文档的加密与解密
Main子图
加密与解密
加密与解密 Cipher Vs. decipher
加密解密中的文件内容
图形界面中的输入输出
例7-5 设计一个视窗界面下的
加法程序，要求在图形 界面下列出算式，并使 用视窗交互功能完成加 法数据的输入
输出重定向结束
经过成功调用Redirect_Output函数，程序将 其计算结果输出到指定的文件。在文件输 出的完成后，需要重新设置RAPTOR环境， 使后续的输出内容继续写到其输出主控制 台，需要重新调用Redirect_Output函数，这 个时候用False（No）作为参数
Redirect_Output（False）
分析与思考
图形界面下如何接收来自键盘的单个输入 数字？
如何将来自键盘的多个数字输入组合成一 个完整的参与加法运算的数？
两个加数如何结束输入？ 为了使程序界面更为美观，整个符号的显
示需要对该符号区域做居中处理。
模块设计
Main子图控制整个过程； Init子图负责初始化视窗和加数； Screen_input子程序负责从键盘接受
Redirect_Output("file.csv") Redirect_Output("C:\User\cxq\CS101\datafile")

RAPTOR程序设计教程

例如，3 = 4或"Wayne" = "Sam"是有效的比较， 但3 = "Mike"则是无效的
30
决策表达式中的运算符说明
运算 = != /= < <= > >=
and
or
not
说明 等于 不等于 小于 小于或等于 大于 大于或等于 与
或
非
例 3 = 4 结果为 No(false) 3 != 4结果为Yes(true) 3 /= 4结果为 Yes(true) 3 < 4结果为Yes(true) 3 <= 4结果为Yes(true) 3 > 4结果为No(false) 3 >= 4结果为No(false) (3 < 4) and (10 < 20) 结果为Yes(true)
13
给程序增加语句符号
在“start” 和“End” 之间的箭头 上点鼠标右 键，在快捷 菜单可以添 加语句符号。
14
输入(Input)语句
输入语句的编辑 （Edit）对话框
提示部分 变量部分
15
输入(Input)语句
输入语句在流 程图中显示的 状态
运行时对话框
16
输出语句
执行输出语句将在主控 （Master Console）窗口显示输 出结果
34
前序测试
删除图的Statement 2 Statement1为前置条件 Statement 3是主循环体 如果进入了Statement3，测试条
件也必须由这一部分进行修改；
35
中序测试
Statement2是主循环体之一 而测试条件也是在Statement 2
中产生 Statement3是主循环体之二
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23
内置运算符和函数
三角函数:
sin，cos，tan；正弦 ，余弦 ，正切 cot，arcsin，arccos；余切 ，反正弦 ，反余弦 arctan， arccot；反正切 ，反余切
24
内置运算符和函数
random，伪随机数 Length_of
求数组元素个数，求字符串长度
要重复执行的语句可以放在菱形符号上方或下方
循环控制结构在英语环境中被称为“While-do” 结构
34
循环测试
在循环语句中，究竟是先计 算后测试，还是先测试后计 算，或者在计算的过程中间 进行测试？
前序测试（Pre-test） 后续测试（Post-test） 中序测试（Intermediate-test）
例如，考虑下面的两个例子：
（1）x ← (3+9)/3
（2）x ← 3+(9/3)
22
内置运算符和函数
数学运算:
+，-，*，/，^，**（加、减、乘、除、乘方） rem， mod（求余），sqrt（开平方） log， abs， （对数，绝对值） ceiling， floor （向下取整，向上取整）
15
输入(Input)语句
输入语句的编辑 （Edit）对话框
提示部分 变量部分
16
输入(Input)语句
输入语句在流 程图中显示的 状态
运行时对话框
17
输出语句
执行输出语句将在主控 （Master Console）窗口显示输 出结果
输出的结果可以使用或不使用 换行操作
一个带注释的算法
注释的四种类型： 1.编程标题 2.分节描述 3.逻辑描述 4.变量说明
28
选择控制
•当程序执行时，如果决策的 结果是“Yes”（True），则 执行左侧分支 •如果结果是“No”（False）， 则执行右侧分支
可能性 1
可能性2
Statement 1 Statement 1 Statement 2a Statement 2b Statement 3 Statement 3
容易掌握 用RAPTOR可以进行算法设计和验证，从而
使初学者有可能理解和真正掌握“计算思 维”
4
RAPTOR基本程序环境
基本界面
调速滑块 基本符号 “Main”的初始状态
变量显示区
程序输出区域
5
四种基本符号/语句
目的
符号
名称
说明
输入 处理 处理
输入语句 赋值语句
过程调用
输入数据给
一个变量
在输入框输入数字： 5
输出结果出现在主控 窗口。
19
赋值语句（编辑）
在输入语句和 输出语句之间 插入赋值符号， 双击
Set部分为接受 赋值的变量或
To部分为表达 式
20
赋值语句（显示）
流程图中的赋值语句
21
表达式
可以是任何计算单个值的简单或复杂公式
是值（无论是常量或变量）和运算符的组 合。
其中"The Number Is:"是输出语 句的提示部分，为文本型数据 两端加双引号，+ 表示连接后 面的内容，n 两端无双引号表 示它是一个变量。End current line 选中表示下一个输出语句 将另起一行。注意：提示部分 文字只能用英文，不支持汉字。
18
输出语句
运行程序，点击工具 栏的
(3 < 4) or (10 > 20) 结果为Yes(true)
not (3 < 4) 结果为No(false)
32
级联(嵌套)选择控制
在选择结构里面 插入选择结构
33
循环控制
循环（loop）控制语句允许重复执行一个或多 个语句，直到某些条件变为真值（True）
菱形符号中的表达式结果为“No”，则执行“No” 的分支，这将导致循环语句和重复
25
表达式计算的“优先顺序”
1. 计算所有函数的值； 2. 计算括号中表达式； 3. 计算乘幂(^，**)； 4. 从左到右，计算乘法和除法，最后从左 到右，计算加法和减法。
26
注释
注释本身对计算机毫无意义，并不会被执 行。注释的目的是增强程序的可读性，帮 助他人理解你所设计的程序或算法
27
下列四个符号取值为固定值，不可更改，只能 引用
pi（圆周率） 定义为 3.1416 e （自然对数的底）定义为 2.7183 true /yes(布尔值: 真) 定义为 1 false/no(布尔值：假) 定义为 0
14
给程序增加语句符号
在“start” 和“End” 之间的箭头 上点鼠标右 键，在快捷 菜单可以添 加语句符号。
41
典型的循环错误
42
计数控制循环之一
前序测试
43
计数控制循环之二
后序测试
44
RAPTOR子程序与子图定义与调用
在计算机科学中，将实际问题抽象化是解 决问题的关键要素之一
一项研究成果表明，人类的大脑平均只能 同时积极关注约4件事情，大大少于以往研 究所得的7件事情的结论
为了解决复杂的问题，必须能够研究问题 的“主要方面（big issues）”
35
前序测试
删除图的Statement 2 Statement1为前置条件 Statement 3是主循环体 如果进入了Statement3，测试条
件也必须由这一部分进行修改；
36
中序测试
Statement2是主循环体之一 而测试条件也是在Statement 2
中产生 Statement3是主循环体之二
字符串 （String）：
如“Hello， how are you?”， “James Bond”， “The value of x is： ”
注意：本系统不能使用汉字字符！
10ห้องสมุดไป่ตู้
变量报错的原因
未定义引用
11
变量报错的原因
拼写错
12
不同类型的数据不可比较
13
RAPTOR常量
RAPTOR定义了四个常量（Constant）
29
选择控制
注意选择控制语句的两个路径之一可能是 空的，或包含多条语句
选择控制结构在英语环境中被称为“if-then” 结构
30
决策表达式
决策表达式（Decision Expressions）是一组 值（常量或变量）和关系运算符的结合, 期 望得到YES/NO这样的结果
关系运算符（=、 / =、 <、<=、>、> =）， 必须针对两个相同的数据类型值比较
量X
8
RAPTOR变量值的设置
基本原则：
任何变量在被引用前必须存在并被赋值 变量的类型由最初的赋值语句所给的数据决定
设置方法
通过输入语句赋值 通过赋值语句的中的公式运算后赋值 通过调用过程的返回值赋值
9
RAPTOR数据类型
数值（Number）：
如12，567，-4，3.1415，0.000371
RAPTOR程序设计基础
《可视化计算》
1
学习目标
为什么学习RAPTOR系统？ RAPTOR程序设计环境有那些基本概念? 如何使用程序设计进行计算问题的求解？
2
为什么要学习RAPTOR？
RAPTOR（the Rapid Algorithmic Prototyping Tool for Ordered Reasoning--用于有序推理的快速算法原型工 具），是一种基于流程图仿真的可视化的 程序设计环境，为程序和算法设计的基础 课程的教学提供实验环境
子程序的原材料就是一些变量,例如 （in:char）,为统计子程序输入测试样本
子程序的产成品也是变量，例如（out: count）,向调用它的程序返回统计结果
其中，in, out表示子程序的输入输出参数
48
子程序定义
子程序定义界面上 的接口参数称为 “形式参数”
RAPTOR的子程序参 数不得超过6个
实际参数的名与形式参数的可以不同 实际参数的数据类型则必须与形式参数的
相同
53
实参
形参
54
End of ch1-1
55
使用各类运 算来更改的
变量的值
执行一组在 命名过程中 定义的指令
输出
输出语句 显 示 变 量 的
值。
6
变量
变量（variable）表示的是计算机内存 中的位置，用于保存数据值
在任何时候，一个变量只能容纳一个值 在程序执行过程中，变量的值可以改变 命名：以字母开头，由字母、数字、下划
线组成
7
变量赋值过程
说明
当程序开始时，没有 任何变量存在
X的值 未定义
程序
第一个赋值语句，X←32， 分配数据值32给变量X
32
下一个赋值语句， X←X +1，检索到当前X的
33
值为32，给它加1，并把
结果33给变量X
下一个赋值语句，X←X * 2，检索到X当前值为33，
66
乘以2，并把结果66给变
例如，3 = 4或"Wayne" = "Sam"是有效的比较， 但3 = "Mike"则是无效的
31
决策表达式中的运算符说明
运算 = != /= < <= > >=
and
or
not
说明 等于 不等于 小于 小于或等于 大于 大于或等于 与