Можете самостоятельно проверить истинность теста.
Пример 13. Найти площади двух кругов (с общим центром) и кольца между ними. Даны радиусы R1 и R2, причем R1 > R2. Как и ранее сперва напишем слово для целочисленных чисел. Если не совсем понятно почему не написать сразу универсальный вариант для вещественных данных, то поясняю: отладка в этом случае наиболее проста для сложных слов и для начинающих программистов, так как все данные на стеке видны сразу после их ввода, то удается проверить и понять работу кода вводя команду за командой. Этого преимущества лишены операторы для работы с вещественными числами. После написания слова с целыми аргументами не сложно перевести его код для работы с вещественными и получить результат того же типа.
: B13 ( R1 R2 -> S1 S2 S3) \ S1=Pi*R1^2 S2= Pi*R2^2 S3=S1-S2
SWAP DUP * 314 * \ R1 R2 -> R2 (Pi*R1^2)=S1
SWAP DUP * 314 * \ R2 S1 -> S1 (Pi*R2^2)=S2
2DUP \ S1 S2 -> S1 S2 (S1-S2)=S3
;
Запустим наше слово на примере двух кругов с радиусами 25 и 15 соответственно.
25 15 B13
Ok ( 196250 70650 125600 )
Выше приведен вариант кода с целочисленными аргументами, причем все 3 площади больше в 100 раз из-за того, что мы приняли Пи равным 314. Перепишем пример для случая вещественных аргументов.
: B13 ( R1 R2 -> S1 S2 S3) \ S1=Pi*R1^2 S2= Pi*R2^2 S3=S1-S2
FSWAP FDUP F* 314E-2 F* \ R1 R2 -> R2 (Pi*R1^2)=S1
FSWAP FDUP F* 314E-2 F* \ R2 (Pi*R1^2)=S1 -> (Pi*R1^2)=S1 (Pi*R2^2)=S2
FOVER FOVER F- \ S1 S2 -> S1 S2 (S1-S2)=S3
;
Тестирование примера 13:
25E-1 15E-1 B13 F. F. F.
12.560000 7.0650000 19.625000 Ok
S1 = 19,625 = 3.14*2.5^2; S2 = 7,065 = 3.14*1.5^2; S3=S1-S2=12,56=19,625-7,065. Тестирование прошло успешно. Не забываем про обратный порядок печати со стека. Написанное слово работает правильно, соответственно стековой нотации. Если вам необходим другой порядок вывода, то можете самостоятельно скорректировать слово, добавив код после вызова «B13» и до вывода «F. F. F.».
Пример 14. Определить радиус окружности и площадь круга, через ее длину. Сразу составим программку для вещественного аргумента, ибо целочисленное огрубление будет давать неприемлемый по качеству результат для малых значений длины окружности.
: B14 ( L -> R S ) \ R=L/(2*Pi) S=Pi*R^2
628e-2 F/ \ L -> R=L/6.28 где 6,28=2*Pi=D
FDUP FDUP F* 314e-2 F* \ R -> R Pi*R^2
;
Посчитаем R и S для L=25,37
2537E-2 B14 F. F.
51.244976 4.0398089 Ok
R=25.37/6.28= 4,0398 и S=3,14* 4,0398^2= 51,244. Тест прошел успешно.
Пример 15. Зная площадь круга, вычислить его диаметр и длину.
: B15 ( S -> D L ) \ D=Квадратный_Корень(4*S/Pi) L=Pi*D
4E F* \ S -> 4*S
314E-2 F/ \ 4*S -> 4*S/Pi
FSQRT \ 4*S/Pi -> Квадратный_Корень(4*S/Pi)=D
FDUP 314E-2 F* \ D -> D D*Pi=L
;
Посчитаем диаметр и длину круга площадью равной 12,345.
12345E-3 B15 F. F.
12.452036 3.9656166 Ok
Квадратный корень из (12,345*4/3.14) равно 3,965616, а 3,965616*3,14=12,4520, то ест ь ИСТИНА. Пример довольно простой и нет других причин писать код для целочисленного варианта аргументов. В случае необходимости несложно самостоятельно решить эту задачу.
Пример 16. Вычислим расстояние между двумя точками на числовой оси, зная координаты.
: B16 ( X1 X2 -> |X1-X2| )
ABS \ X1 X2 -> |X1-X2|
;
Для вещественных аргументов.
: B16 ( X1 X2 -> |X1-X2| )
F- FABS \ X1 X2 -> |X1-X2|
;
31E-1 -12E1 B16 F.
123.10000 Ok \ |3.1-(-120)|=123.1
Пример 17. По трем координатам на числовой оси (X1, X2, X3) вычислить следующие расстояния: |x1-x3|, |x2-x3| и их сумму. Сперва для целых чисел.
: B17 ( X1 X2 X3 -> |x1-x3| |x2-x3| {|x1-x3|+|x2-x3|} )
SWAP OVER \ X1 X2 X3 -> X1 X3 X2 X3
ABS \ X1 X3 X2 X3 -> X1 X3 |X2-X3|
ROT ROT ABS SWAP \ X1 X3 |X2-X3| -> | X1-X3| |X2-X3|
2DUP + \ | X1-X3| |X2-X3|-> | X1-X3| |X2-X3| (| X1-X3|+|X2-X3|)
;
Для вещественных.
: B17 ( X1 X2 X3 -> |x1-x3| |x2-x3| {|x1-x3|+|x2-x3|} )
FSWAP FOVER \ X1 X2 X3 -> X1 X3 X2 X3
F- FABS \ X1 X3 X2 X3 -> X1 X3 |X2-X3|
FROT FROT F FABS FSWAP \ X1 X3 |X2-X3| -> | X1-X3| |X2-X3|
FOVER FOVER F+ \ | X1-X3| |X2-X3|-> | X1-X3| |X2-X3| (| X1-X3|+|X2-X3|)
;
Тест на координатах
1E1 1E-1 3E2 B17 F. F. F.
609.90000 299.90000 310.00000 Ok
|X1-X3|=|-10-300|=310; |X2-X3|=|0.1-300|=299.9; (|X1-X3|+|X2-X3|)=310+299.9=609.9.
Пример 18. Схож с предыдущей задачей. Сумма заменяется произведением.
: B18 ( X1 X2 X3 -> {|x1-x3|*|x2-x3|} )
SWAP OVER \ X1 X2 X3 -> X1 X3 X2 X3
ABS \ X1 X3 X2 X3 -> X1 X3 |X2-X3|
ROT ROT ABS * \ X1 X3 |X2-X3| -> {|x1-x3|*|x2-x3|}
;
5 2 7 B18
Ok ( 60 )
|-5-7|*|2-7|= 12*5=60
Для вещественных чисел.
: B18 ( X1 X2 X3 -> {|x1-x3|*|x2-x3|} )
FSWAP FOVER \ X1 X2 X3 -> X1 X3 X2 X3
F- FABS \ X1 X3 X2 X3 -> X1 X3 |X2-X3|
FROT FROT F FABS F* \ X1 X3 |X2-X3| -> {|x1-x3|*|x2-x3|}
;
1E1 2E-1 23E1 B18 F.
55152.000 Ok
|-10-230|*|0.2-230|=240*229.8=55152
Пример 19. По координатам противоположенных вершин прямоугольника вычислить его периметр и площадь, стороны параллельны координатным осям.
: B19 ( X1 Y1 X2 Y2 -> P S ) \ P=2*[A+B] S=A*B
ROT ABS \ X1 Y1 X2 Y2 -> X1 X2 |Y2-Y1|
SWAP ROT ABS \ X1 X2 |Y2-Y1| -> |Y2-Y1|=A |X2-X1|=B
2DUP + 2* \ A B -> A B 2*(A+B)=P
ROT ROT * \ A B P -> P A*B=S
;
1 3 7 8 B19 . .
30 22 Ok
A=|1-7|=6 B=|3-8|=5. P=2*(A+B)=2*(6+5)=22. S=A*B=6*5=30.
Вариант с вещественными аргументами не сильно отличается от целочисленного.
: B19 ( X1 Y1 X2 Y2 -> P S ) \ P=2*[A+B] S=A*B
FROT F- FABS \ X1 Y1 X2 Y2 -> X1 X2 |Y2-Y1|
FSWAP FROT F FABS \ X1 X2 |Y2-Y1| -> |Y2-Y1|=A |X2-X1|=B
FOVER FOVER F+ 2E F* \ A B -> A B 2*(A+B)=P
FROT FROT F* \ A B P -> P A*B=S
;
11E-1 15E-1 73E-1 62E-1 B19 F. F.
29.140000 21.800000 Ok
A=|1.5-6.2|=4.7; B=|1.1-7.3|=6.2; P=2*(4.7+6.2)= 21,8; S=A*B=4.7*6.2= 29,14.
Пример 20. Вычислить расстояние между двумя точками на плоскости по их координатам. Так как придется извлекать квадратный корень, то вариант с целочисленными координатами пропускаем.
: B20 ( X1 Y1 X2 Y2-> R ) \ R= Квадратный_Корень((X2-X1)^2+(Y2-Y1)^2)
FROT F- FDUP F* \ X1 Y1 X2 Y2-> X1 X2 (Y2-Y1)^2
FSWAP FROT F- FDUP F* \ X1 X2 (Y2-Y1)^2 -> (Y2-Y1)^2 (X2-X1)^2
F+ FSQRT \ (Y2-Y1)^2 (X2-X1)^2 -> R
;
11E-1 15E-1 73E-1 62E-1 B20 F.
7.7801028 Ok
A=|1.5-6.2|=4.7; B=|1.1-7.3|=6.2; R= Квадратный_Корень(A^2+B^2)= Квадратный_Корень(22.09+ 38,44)= 7,7801.
BEGIN 21-30
Перед решением очередного примера рассмотрим, как объявляются и используются переменные в SP-Forth. Так как операции с большим количеством данных на стеке становится крайне затруднительным, нам они пригодятся. Для этого используется зарезервированные слова VARIABLE и FVARIABLE. Первое для целых чисел, второе для вещественных. Если кто-то не знает, что такое переменная, то это просто участок памяти, в которое записывается значение (число для целых переменных, текст для строковых или их комбинация для структур), считывается или изменяется. На самом деле любые данные, неважно что: простые переменные, структуры или даже файлы, все они кодируется исключительно числами, причем в двоичном формате (нуликами и единицами).
Создадим две переменные
FVARIABLE FVAR \ FVAR переменная вещественного типа
VARIABLE VAR \ VAR переменная целого типа
Теперь инициализируем эти переменные, то есть присвоим начальное значение.
1234E-2 FVAR F!
Ok
4552249 VAR !
Ok
Код «1234E-2» нам уже знаком, он просто переносит число «1234E-2» в вещественный стек, FVAR оставляет адрес вещественной переменной с этим именем, и в итоге «F!» записывает значение в адрес. Целочисленное присвоение выглядит по проще, но суть та же. Сначала число идет в стек. Слово VAR также оставляет адрес целочисленной переменной на стеке. А записывает значение по адресу оператор «!» восклицательный знак. А считывает «F@» и «@» соответственно. Теперь считаем и выведем на экран значения созданных и инициализированных выше переменных.
VAR @ .
4552249 Ok
Оператор «.» точка, печатает на экран целочисленное число, а «F.» вещественное. Вы можете заметить логику Форта по названию операторов, добавив большую букву «F», многие операции становятся применимы к вещественным операндам. Покажем вышесказанное на примере вывода значения вещественной переменной.
FVAR F@ F.
12.340000 Ok
VAR и FVAR это просто названия, они могут быть любыми это просто удобное обозначение в стиле Форта. Теперь можем приступить к очередной задачке.
Пример 21. По координатам трех точек, образующих треугольник вычислить его периметр и площадь. Сначала создадим переменные для координат и сторон треугольника.
FVARIABLE FX1
FVARIABLE FY1
FVARIABLE FX2
FVARIABLE FY2
FVARIABLE FX3
FVARIABLE FY3
FVARIABLE FA
FVARIABLE FB
FVARIABLE FC
Так как здесь мы используем только вещественные переменные, то «F» можно опустить и переписать все в одну строку, не забывая о пробелах, но мы этого делать не будем, чтобы следовать единой стилистике обозначения переменных, в учебных целях.