土木工程计算器系统的开发

在土木工程领域中常对公式组进行繁琐地计算,而数学模型经常要随时变更,以往的编程模式中公式被固化在程序内部中无法更改。故此开发了“土木工程计算器系统”,以存储及计算土木工程中的公式组为目标,支持在计算中动态地修改公式组模型,能封装公式组为自定义函数,简化了公式组的调用过程,该系统已在实验和实习中稳定运行2年,已拓展至土木类周边学科的工程计算领域。

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20 0 7年第 l 2期

福

建电

脑

15 2

土木工程计算器系统的开发高【摘

山，林宇洪

(建农林大学交通学院福建福州 30 0 福 5 0 2)

要】:在土木工程领域中常对公式组进行繁琐地计算，而数学模型经常要随时变更，以往的编程模式中公式被固

化在程序内部中无法更改。故此开发了”木工程计算器系统”以存储及计算土木工程中的公式组为目标，土，支持在计算中动态地修改公式组模型，封装公式组为自定义函数，能简化了公式组的调用过程，系统已在实验和实习中稳定运行 2年， 该已拓展至土木类周边学科的工程计算领域。

【关键词】:公式组；土木工程；助计算；辅自定义函数两个技术难点。杂数学函数也被正确识别了。在土木类计算复如 LG开方函数、整等数学函数。是取均在土木工程教学实践中 .常要计算各种公式组 .工计算中常见的三角函数、0函数、通手量大 .随着对事物分析逐步深入。仅是参加计算的初始数据在调用高级语言自身的数学函数。不必重新用程序重新构建。不而 .不断调整，体现内在规律的数学模型也在不断地修正。用高级 32自定义函数的动态加载使1引言 .

语言编程时 .般是把公式组以代码直接写在程序中 .提供初一仅始值、数可供用户修改。其优点是可以反复调用自定义函数。系

一

公式组通常是整组出现 .此为了便于调用 .系统支持把故本组公式组定义成”自定函数”函数应当拥有函数名、数列。参

其缺点是： 1要求编程人员掌握专业知识或专业人员熟悉编程表、数体、回结果 4个重要属性，系统允许用户把常用公 f 1函返本技巧。2当数学模型更改时导致公式组更换，须修改源程序并式组给定 4个属性后封装成为” f1必函数”并存入”。自定义函数表” .重新编译。3在土木工程领域中数据反馈周期长。验参数或最以后通过自定义函数表动态生成外部函数程序文件 .自定义函 ( )经终公式模型要几年后确定 .软件已过维护期或文档陈旧遗失无数将被等同于语言自带的数学函数

法修改源程序。这是许多辅助计算软件使用年限短的主要原因。 例如”荷索长计算”土木工程中经常要调用 .无在因此可以2需求分析 .

定义成”牵引绳 (,1自定义函数供多次调用。用户定义了 F LSA” 通过对大量土木工程公式组分析。找到共同点 .可大致分该函数。存入自定义函数数据表的形式如表 1表 1容易转化 .很

为： ) (已知量：定初始值， 1给提供重要系数； )式组：个公式成文本格式的外部函数程序文件如表 2 (公 2多 .对比可见只要在头部组顺序排列 .要求在计算中可动态调整数学模型即重选择公式加上” U C I N标志，参数列表处加上”A A T R”而 F N TO”在 P R ME E s .组；1 (结果：取最后计算结果，结论分析。 3提作3计算模块的开发 .

31公式识别与计算 .用户手工任意输入一段表示公式的字符串 .如何识别这个

函数体保持不变，返回结果处加上” E U N”在 RTR。 可把所有自定义函数动态构建一个过程文件。在本系统中 过程文件取名为”自定义函数集 .R” P G.函数名：“ _ f” F牵{绳 参数列表： L SA ..函数体：b h 3 11 96/8 =* . 4 52 5 1 0 C CS b 4 ' O () ￣dS 2=

公式并求值是一个难点。常规方法是采用逆波兰分析。活中的生公式基本上都是中缀表达式，用”译原理””据结构”采编、数知识，换成等价的后缀表达式逐步计算『。变 1这对编程功底要求较 1高 .用 D lh开发的后期时 .现为了能够识别公式中各种数在 e i p发学函数、自定义函数，须应用大量判断分支结构，作量大。必工因此中断了原思路。改用伪编译语言 V P继续本项目开发 .式 F公识别困难迅速突破 .我们获得了更多时间投入土木工程专业知识整理。取例：

L=* 1 ( 3 .) OL (+8 ) dc 1

返回结果： L 0

表 l自定义函数书面描述形式FN T O F U C I N—

P￣

牵{绳 l ES L S R,A

b A 3 1 196/ 8= *. 4 5 25 10 C

C￥b -=0 ()4d S 2 -‘

X=1 0…公式 () 1 L=* 1 (,) d c O L (+8 3.‘ ) R un L et r 0 Y=X 2 2X 2￣+ + 0…一公式( 2 )表 2自定义函数被语言描述形式 Z=Y SN31/) I(. 8 4 …一公式( 3 )每次对公式组计算前先临时生成”自定义函数集.R“程 P G过识别计算的原理是：用一个字符串变量 C G,公式组使 S把执 C MPL P G”再 逐行作为字符串赋值给 c G,行宏替换命令&C G, -S执 S这样就文件。行” O IE自定义函数集 .R进行伪编译 .用” E R C D R O的就能计算该行公式，直到整个公式组计算完毕 .执行步骤举例如 S TP O E U ET自定义函数集”命令 .可以动态加载其这个函数集。在公式组计算中，如果出现了公式组为： 下：.

C G=X 1”&说明： C G S”= 0&给 S赋上”= 0字符串的值 X 1”.

L距离= 5 10 S系数= . 00 2 A倾角= 5 1

&—S CG& &_

&说明：替换后，行命令”= 0&宏执 X 1”结果产生一个 x变量并被赋值为 l 0

C GS y=￣+ 2”=” X 2 2 X+ 0

&& & -S c G&& &&_

给 CG S赋上”=^+ + 0字符串值 Y X22X 2” L距 S系最&&说明：替换后作为命令行执行把”离，数 A倾角”三个已知量作为实参引入函数中 .宏后计算出『金额” f J的数值。动态加载函数集的方法很轻松地实用结果是执行”=^++ 0命令 Y X2 2 X 2”在编译状态下 .然能够动态加仍因为 X已赋值为 1 .以结果是 Y 10现了自定义函数的识别及调用。 0所=4载外部的文本格式的 P G过程文件 .这是 V P的特色功能之 R F C G= Z Y SN31/) S”= I(. 8” 4 & &给 CG _ S赋上“= *I (./)符串值 Y SN31 8 Z 4 n 字& G C.S&说明：算出结果 Z 5 . 9 33表结构设计&计= 35 9 . 4建立公式组和自定义函数 2个数据表 34。夷、1 可见采用宏替

换技术 .很巧妙地绕过了公式识别和计算这o

J额=钢丝绳单价 F牵引绳距离，数，角)金 D - S系 A倾 系统能够准确识别”-牵引绳”一个自定义函数，自动 F是并

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