Лабораторная работа №5. Исследование системы обмена сообщениями. Задание 1

Лабораторная работа №5.
Исследование системы обмена сообщениями.
Задание 1. Напишите программу, исследующую сходимость
комплексного ряда в точках комплексной плоскости в области
x=-2..+2, y=-2..+2. Ряд задан рекуррентным соотношением:
Z N 1  Z N  C ,
Z0  0
(1)
где Z N  X N  jYN –N-ный член комплексного ряда,
C  ( x, y )  x  jy – точка комплексной плоскости.
Ряд является расходящимся, если Z N   при N   .
Таким образом, чтобы определить сходимость ряда в заданной
точке, необходимо вычислить члены ряда и определить, стремятся
ли они к какому-либо конечному числу, или же бесконечно
возрастают.
Исследования ряда (1) показали, что если вещественная часть
одного из членов ряда по модулю превысит число , то ряд в данной
точке расходится.
Таким образом, исследование поведения ряда (1) в заданной
точке сводится к определению вещественных частей членов этого
ряда, и сравнению их модулей с верхним пределом .
Вычисления происходят по следующей схеме.
Z[i+1]=Z[i]^2+C=
=(Xi+jYi)^2+Cx+jCy=
=(Xi^2–Yi^2+Cx)+j(2*Xi*Yi+Cy).
Отсюда:
X[i+1]=X[i]*X[i] – Y[i]*Y[i] + Cx,
Y[i+1]=2*X[i]*Y[i] + Cy.
Начальные условия:
X0=0;Y0=0  X1=Cx, Y1=Cy.
Реализацию программы удобно разбить на несколько шагов.
1.Напишите функцию для вычисления сходимости в точке
(x,y). Функция может иметь следующий вид:
int Limit=256; //Максимальное число итераций
int Compute(long double Cx, long double Cy)
{
long double Zx=Cx, Zy=Cy, tmpX;
int n=0;
while ((n<Limit)&&(Zx<3.14) &&(Zx>–3.14))
{
Zx=(tmpX=Zx)*Zx–Zy*Zy + Cx;
Zy=2* tmpX*Zy + Cy;
HDC dc=CreateDC( “DISP LAY”, 0, 0, 0);
::TextOut(dc,100,300, "Что, Дан ила- мастер, не выходит каменн ая чаша? ",45);retur n 0;
n++;
}
return n;
}
(Пожалуйста, напишите свою функцию. Не надо копировать
текст из методички.)
2.При помощи полученной функции исследуйте ряд в
диапазоне [-1.5..+1.5, -1.5..+1.5]. Шаг выбирается таким, чтобы
число исследуемых точек было равно числу точек в окне
программы. Напишите функцию, которая будет раскрашивать
соответствующую точку в черный цвет, если ряд в ней расходится, и
в белый – если сходится. Можете использовать номер итерации, на
которой ряд разошелся, для задания своего цвета.
Как пересчитать координату х из диапазона [a1..a2] в
диапазон [b1..b2]?
1.Переносим начало координат в 0:
x1=x-a1; x1[0..a2-a1]
2.Устанавливаем единичный диапазон:
x2=x1/(a2-a1), x2[0..1]
3.Устанавливаем требуемый диапазон:
x3=x2*(b2-b1), x3[0..b2-b1]
4. Переносим начало координат в b1:
x4=x3+b1, x4[b1..b2].
Итоговая формула:
x4  ( x  a1 )
b2  b1
 b1
a 2  a1
Для
удобства
можно
реализовать
пересчитывающую число из одного диапазона в другой.
функцию,
Задание 2.
Добавьте обработчик нажатия на кнопку мыши. Правая кнопка
должна обеспечивать перезапуск вычислений в увеличенном
масштабе, левая – в уменьшенном. Центром новой области является
место щелчка мышью. Если удерживается кнопка Shift, область
должна увеличиваться/уменьшаться не в два, а в четыре раза.
Для добавления обработчика сообщений от мыши удобно
использовать Class Wizard (ctrl+W). Откройте вкладку Message
Maps, в левом верхнем списке выберите класс диалогового окна, в
правом верхнем – сообщение WM_LBUTTONDOWN (сообщение о
нажатии левой кнопки мыша). Нажмите Add Function и Edit Code.
Функция-обработчик сообщения принимает два параметра:
point – запись, полями x и y которой являются координаты
мыши относительно текущего окна. Обращение к полям – point.x и
point.y соответственно.
nFlags – переменная, указывающая состояние клавиш Shift,
Ctrl, а также кнопок мыши (нажато или нет). Если клавиша нажата,
соответствующий бит nFlags равен 1. Для проверки состояния
отдельных битов следует использовать операцию логическое И
(&&).
Пересчет диапазона для исследования сходимости удобно
выполнить по следующей схеме. Пересчитываем координаты мыши
в координаты на комплексной плоскости – см. формулу выше.
Получаем
центр
области.
Края
области
вычисляются
прибавлением/вычитанием из координат центра величины
полуширины и полувысоты. Если область должна увеличиваться,
вместо полуширины надо взять четверть и т.д. соответственно.
Задание 3.
Добавьте на форму список, в котором можно выбирать
цветовую схему. В списке должны присутствовать схемы:
- черно-белая. Черный – точки схождения, белый –
расхождения.
- прогрессивная. Color=RGB(n*r,n*g,n*b). n-номер итерации,
на которой зафиксировано расхождение ряда, r,g,b –
константы.
- гармоническая:
red =128+127*Cos(n*r); //r=0.10
green=128+127*Sin(n*g);//g=0.11
blue =128+127*Cos(n*b);//b=0.08
- ваша собственная.
При изменении схемы форма должна сразу же
перерисовываться.
Для реакции на выбор элемента списка добавьте обработчик
для сообщения SBN_SELCHANGE.
Задание 4.
Добавьте обработчик перерисовки формы. Рисунок на форме
должен сохраняться при переключении окон. Перерисовка должна
выполняться не более двух секунд.
Для перерисовки используйте обработчик OnPaint. Он уже по
умолчанию присутствует в диалоге.
Добавьте на форму окно редактирования, в котором можно
менять глубину расчета.
При изменении текста в окне редактирования вызывается
сообщение EN_CHANGE.
Задание 5.
Добавьте возможность изменения размеров окна. При этом
областью отрисовки сделайте все окно.
Для отклика на изменение размера окна используйте
сообщение WM_SIZE.
Для изменения области исследования комплексного ряда
удобно ввести динамический массив. Для работы с динамическими
массивами используйте операторы new и delete.
Как использовать одномерный массив вместо двухмерного?
Пусть Width-ширина массива, Height – высота. Размер массива
равен Width*Height*sizeof(тип элемента);
Элемент с индексами x и y будет находиться в одномерном
массиве в позиции pos=y* Width+x.
Тогда вместо A[10][20] следует написать: B[10+Width*20].
Задание 6.
Запустите функцию отдельным потоком, используя функцию
CreateThread.
Добавьте кнопки для запуска и остановки вычислений в
потоке. Для этого удобно ввести флаг необходимости останова,
который будет устанавливаться и сбрасываться главным потоком, а
проверяться – дочерним потоком. После установки флага
желательно вызвать функцию Sleep, чтобы управление перешло к
дочернему потоку.
Задание 7.
Представим, что у нас имеется двухпроцессорная ЭВМ.
Первый процессор ориентирован на выполнение арифметических
операций, и не имеет средств взаимодействия с пользователем.
Второй процессор – процессор на ПЭВМ под управлением ОС
WINDOWS. Процессоры будем эмулировать путем запуска
отдельных потоков.
Измените программу таким образом, чтобы дочерний поток не
содержал операций отрисовки. Отрисовку должен выполнять
главный поток путем обмена сообщениями с дочерним. Например,
после завершения обработки очередной области, дочерний поток
посылает сообщение главному, в котором передает координаты
обработанной области и полученные данные, а главный поток
производит соответствующие операции.
Для посылки сообщений служат функции PostMessage и
SendMessage. PostMessage помещает сообщение в очередь окна и
возвращается, а SendMessage помещает сообщение и ожидает
оканчания его обработки. Удобно пользоваться перегруженными
версиями этих функций, которые определены для класса
диалогового окна:
DWORD CDlg.PostMessage(int Message_ID,int lParam, int wParam);
DWORD CDlg.SendMessage(int Message_ID,int lParam, int wParam);
Здесь
Message_ID
–идентификатор
сообщения.
Пользовательские сообщения должны начинаться с константы
WM_USER:
#define MyMessage WM_USER+10
Как добавить обработчик сообщения? К сожалению, Class
Wizard не умеет добавлять обработчики пользовательских
сообщений, и это придется делать вручную.
Сначала надо добавить к классу диалога функцию-обработчик,
которая возвращает void и принимает два целых параметра –
параметры сообщения. На вкладке Classes левого окна выбираем
имя диалога, правой кнопкой кликаем на имени класса диалога, и
выбираем AddFunction. Компилятор добавляет функцию, например –
такую:
void CPrDlg::OnMy(LPARAM l, WPARAM p)
В ней мы напишем текст обработчика сообщения.
Теперь свяжем сообщение с кодом обработчика. Найдите код,
начинающийся с макроса BEGIN_MESSAGE_MAP(CPrDlg, CDialog).
Этот участок кода называется картой сообщений (message map). Он
связывает сообщения с их обработчиком, и выглядит примерно так:
BEGIN_MESSAGE_MAP(CPrDlg, CDialog)
//{{AFX_MSG_MAP(CPrDlg)
ON_WM_PAINT()
ON_WM_QUERYDRAGICON()
ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, OnButton1)
ON_MESSAGE(MyMessage,OnMy)
//}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()
Добавьте макрос ON_MESSAGE. Он принимает два
параметра – идентификатор сообщения и имя функции-обработчика.
Теперь при посылке сообщения MyMessage будет автоматически
вызываться функция OnMy. Аргументами функции будут являться
значения, переданные функциям PostMessage и SendMessage. Это
могут быть или целые числа, или указатель на структуру с
дополнительными данными.
В итоге должна получиться программа, эмулирующая
выполнение сложных вычислений на отдельном процессоре, и
обеспечивающая удобный интерфейс с пользователем за счет
основного процессора. Обратите внимание, что в обоих случаях
используется один и тот же механизм – обмен сообщениями.