Cистема компьютерной алгебры Maple

Для управления видом интерфейса и документа служит меню View. Оно содержит ряд флажков и несколько команд управления общим видом программы (рис. 4.1). Установленные флажки, управляющие показом элементов интерфейса, распространяют свое действие на все открытые документы. При выходе из системы (командой Exit) все установки сохраняются, так что при новом запуске системы внешний вид интерфейса будет определяться именно ими.

Команды меню View разбиты на несколько групп. Первая группа содержит флажки, относящиеся к управлению показом главной и контекстной панелей инструментов, а также строки состояния системы:

Вторая группа задает показ палитр и представлена одной командой, открывающей подменю управления показом палитр Palettes, содержащей флажки:

Третья группа в меню View задает масштаб отображения документа на экране и установку закладок (bookmarks):

Четвертая группа обеспечивает переходы по гиперссылкам:

Данные команды аналогичны командам браузера и управляются историей переходов по гиперссылкам. Поэтому, если вы не использовали ни одной гиперссылки, данные команды будут недоступны. В основном данные команды и соответствующие кнопки панели инструментов необходимы при работе со справкой Maple.

Пятая группа представлена командой Hide content, открывающей подменю скрытия элементов документа:

Шестая группа параметров управляет показом некоторых объектов документа:

В седьмой группе содержатся следующие команды:

Действие всех перечисленных команд более подробно описано ниже. Рекомендуется поэкспериментировать с командами — когда вы уясните их действие, вы сможете настроить интерфейс Maple на свой вкус.

Управление показом панели инструментов (Toolbar)

Панель инструментов (Toolbar) служит для быстрого управления системой без обращения к командам меню. Она позволяет вызывать наиболее часто используемые команды нажатием кнопки. Назначение всех кнопок этой панели было описано выше и представлено на рис. 1.21.

Несмотря на удобства, предоставляемые панелью инструментов, в ряде случаев она не нужна. Например, для ввода исходных данных и их редактирования достаточно иметь на экране только контекстную панель. Панель инструментов полезна при общей отладке документов, открытии нового документа, загрузке имеющегося документа, записи документа на диск, печати документа и т. д. В ряде случаев она просто занимает часть места, нужного для лучшего обзора документа.

Флажок Toolbar управляет показом панели инструментов.

Панель Context Bar служит для размещения кнопок быстрого доступа к операциям с текущим объектом.

Флажок Context Bar задает отображение контекстной панели на экране. Поскольку панель форматирования весьма удобна для оперативной работы, единственным мотивом временного ее удаления является необходимость высвободить больше , места на экране монитора для работы с документом.

Строка состояния внизу экрана, как отмечалось, выводит контекстно-зависимую информацию о состоянии программы в данный момент времени. В ряде случаев ее можно считать элементом контекстно-зависимой справки. Флажок Status Bar служит для управления показом строки состояния.

Палитры математических символов, впервые введенные в версии Maple V R5, являются очень удобным средством для облегчения набора математических выражений начинающим пользователям. Они выводятся на экран командой Palettes и показаны на рис. 1.11. Всего имеются четыре палитры:

Ввод осуществляется на место маркера ввода. Щелчок на кнопке палитры — символ или его аналог окажется в точке ввода. Параметры, которые необходимо указать, при математической нотации выражений имеют вид вопросительного знака, а при Maple-нотации — %?.

Итак, в строке ввода введенный оператор или символ не обязательно повторит оператор или символ палитры. Это хорошо видно из рис. 4.2, на котором показан ввод с помощью палитры выражений шаблона определенного интеграла и его последовательное заполнение. Для наглядности заполнение каждого параметра дано в новой строке ввода.

Рис. 4.2. Пример ввода шаблона определенного интеграла из палитры выражений

Команда Zoom Factor задает масштаб отображения текущего документа. Он задается в процентах относительно масштаба просмотра, заданного по умолчанию, — он принят за 100 %. Команда выводит подменю с перечнем возможных масштабов просмотра. На рис. 4.3 показано, как будет выглядеть документ при установке масштаба просмотра в 150 %. На этом рисунке показано подменю выбора масштаба в открытом виде.

Нетрудно заметить, что все символы документа увеличились при этом в размерах в полтора раза. Эта возможность, безусловно, полезна для пользователей с ослабленным зрением или для учителей, желающих показать примеры решения задач в среде Maple крупным планом для группы учащихся.

Рис. 4.3. Вид документа при масштабе просмотра в 150 %

При работе с большими документами, как и при чтении книг, полезно устанавливать специальные маркеры — закладки. Для установки такой закладки достаточно поместить в нужное место документа маркер ввода и выполнить команду View > Bookmarks > Edit Bookmarks. Она выводит окно добавления и модификации закладки (рис. 4.4). Кнопка ОК вводит новую закладку, а кнопка Cancel позволяет отказаться от выполнения данной операции.

Если теперь вновь посмотреть подменю Bookmarks, в нем появится строка с созданной закладкой (рис. 4.5).

В нашем случае в списке представлены две ранее созданные закладки с именами «Это определенный интеграл» и «А это значение определенного интеграла».

При переходе по закладке строка, в которой установлена закладка, размещается в верхней части окна редактирования и маркер ввода устанавливается в место, которое определено закладкой. Таким образом, закладки — эффективное средство для быстрого перехода в отмеченные места документа. Однако надо помнить, что в отличие от закладок в книгах закладки в документах Maple 7 не видны — они имеются лишь в списке закладок, открываемом командой Bookmarks (рис. 4.5). Удалить созданную закладку не так-то просто: вам нужно перейти по закладке, дать команду View > Bookmarks > Edit Bookmarks и удалить текст в поле имени. Теперь нажатие кнопки ОК приведет к окну с предупреждением об удалении закладки. Нажмите ОК в обоих окнах — и закладка исчезнет.

Рис. 4.4. Пример создания и редактирования закладки

Документы Maple 7 состоят из ряда основных элементов. Это ячейки (строки) ввода и вывода, графики и электронные таблицы. При подготовке различных электронных книг, учебников и статей возникает необходимость скрыть тот или иной компонент документа. Например, педагог может захотеть скрыть от учащихся строки ввода, чтобы они могли мысленно представить функции, отображаемые показанными в документе графиками. Или, наоборот, скрыть графики, чтобы учащиеся назвали их особенности исходя из записи функций. Все эти возможности и обеспечивает команда View > Hide Content.

Для примера на рис. 4.6 показан документ, у которого скрыты все строки ввода и оставлены только строки вывода.

Рис. 4.6. Документ со скрытыми ячейками ввода

Разумеется, можно вернуть показ строк ввода, просто повторно дав эту команду Hide Input в подменю команды View > Hide Content > Hide Input (рис. 4.6). Co скрытием других компонентов документов читатель может разобраться самостоятельно.

В любом документе незримо присутствуют различные непечатаемые символы, например управляющие символы перевода строки или пробелы. Это хорошо известно читателям, работающим с текстовым процессором Word. Иногда полезно вывести эти символы — например, если вам неясно, сколько пробелов стоит между какими-то словами.

Для вывода непечатаемых символов служит команда-флажок Show Invisible Characters (рис. 4.7). Ее можно также дать, нажав кнопку на панели инструментов с изображением управляющего символа перевода строки — «fl». Этот символ, кстати, и является одним из наиболее часто встречающихся управляющих непечатаемых символов.

Рис. 4.7. Вид документа с выводом непечатаемых управляющих символов

Помимо символа перевода строки вы увидите множество символов пробела в виде точки на середине строки. По числу точек между словами можно судить о том, сколько пробелов установлено между ними. Проявятся также табуляции и другие управляющие операции, встречающиеся в документах Maple 7.

Как уже отмечалось, документ Maple 7 состоит из отдельных ячеек (в оригинале — групп, groups). Они выделяются слева длинными тонкими квадратными скобками. Есть еще один способ выделения ячеек — объединение их в секции. Секция начинается с кнопки со знаком «плюс» или «минус» (рис. 4.8), управляющей ее состоянием: открытым или закрытым.

Рис. 4.8. Пример документа с открытой секцией и закрытой подсекцией

Для создания секции или подсекции необходимо дать команду Insert > Section (или Insert > Subsection), что указано на рис. 4.8. Секция выделяется вертикальной одиночной линией, а подсекция — двойной линией.

Секции и подсекции выгодно отличаются от ячеек тем, что они могут быть при необходимости закрыты и представлены только кнопкой со знаком «плюс». Таким образом, в секции удобно помещать различные вспомогательные вычисления, которые не стоит обозревать постоянно. Хотите посмотреть на них — нажмите кнопку, и содержимое секции появится под ней с выделением вертикальной чертой (рис. 4.9).

Секции весьма удобно применять и для подготовки документов в форме электронных книг. В этом случае секции снабжаются текстовыми заголовками и, по существу, являются главами книги, а подсекции — параграфами. Этот способ представления документов нашел широкое применение в сети Интернет, где он (наряду с гипертекстовыми и гипермедиа-ссылками) используется при создании web-страниц. Версия Maple 7 позволяет готовить и сохранять на диске документы в формате HTML, что позволяет напрямую готовить web-страницы.

Рис. 4.9. Пример документа с рис. 4.8 с открытой подсекцией

Итак, обычно секции и подсекции выделяются вертикальными линиями, заканчивающимися короткими горизонтальными штрихами. Это позволяет судить о размерах области экрана, представляющей секцию, особенно если секция большая и целиком не помещается на экране.

Тем не менее в окончательно отлаженном документе необходимость в применении линии показа области секции или подсекции отпадает. С помощью флажка Show Section Ranges можно управлять показом линий выделения областей секций и подсекций. Если этот флажок установлен, то линии показа областей секций и подсекций видны, как на рис. 4.9. Если его снять, то эти линии исчезнут (рис. 4.10).

Обратите внимание, что линии выделения групп (ячеек) остаются.

Рис. 4.10. Вид документа с рис. 4.9 при снятии показа областей секции и подсекции

Управление показом областей ячеек (Show Group Ranges)

Команда Show Group Ranges служит для управления показом областей ячеек (групп), то есть длинных квадратных скобок, обрамляющих ячейки слева. Если флажок установлен, то линии показа областей ячеек видны. Если его снять, то эти линии исчезают, как показано на рис. 4.11, где убраны линии выделения как секции и подсекции, так и ячеек.

Убирать линии показа областей ячеек целесообразно, если документ уже отлажен. В таком документе необходимость показа областей выделения ячеек, секций и подсекций отсутствует, хотя иногда их разумно оставлять, так как они способствуют систематизации содержимого документов.

Все секции и подсекции документа можно закрыть командой Collapse All Sections. К примеру, если применить ее к документу, показанному на рис. 4.9, то документ примет вид, показанный на рис. 4.12.

Рис. 4.11. Документ с рис. 4.10 после удаления линий показа областей ячеек

Рис. 4.12. Документ с рис. 4.9 при закрытии всех секций

Документ с закрытыми секциями (и подсекциями) занимает на экране (и при распечатке принтером) минимальное место. При этом, естественно, содержимого секций и подсекций не видно.

Для раскрытия всех секций служит команда Expand All Sections. Она открывает и все подсекции. К примеру, если применить эту операцию к документу, показанному на рис. 4.12, то он вернется к исходному виду (рис. 4.9).

Таким образом, Maple 7 имеет достаточно простые, но в то же время полные средства по управлению видом пользовательского интерфейса (окна) системы и видом имеющегося в нем документа. Это позволяет пользователю настраивать интерфейс и вид документа в соответствии со своими привычками, обеспечивая комфортную работу с программой.

Помимо ряда уже рассмотренных команд в меню Options сосредоточены средства для установки некоторых глобальных параметров ввода и вывода документов. Их число в Maple 7 существенно увеличено.

Во второй группе всего одна команда Browser — задание броузера для перехода по URL.

Третья группа также представлена одной командой:

Пятая и шестая группы содержат по одной команде:

С помощью этих параметров можно настроить систему на наиболее приемлемые формы вывода результатов вычислений без задания специальных команд в документе. Однако последние могут отменять параметры, заданные с помощью меню.

Команда Replace Output задает вывод результатов вычислений, заданных в ячейке, в одно и тоже место. Это означает, что если входные данные меняются, то при установленном флажке каждый последующий результат будет замещать предыдущий. Если же флажок снят, то каждый новый результат будет помещаться в новое место, то есть в документе будут выведены подряд (сверху вниз) все результаты вычислений.

Поясним на примере. Допустим, в какой-то строке ввода мы задаем вычисляемое выражение

Результат (в данном случае в Maple-нотации) появляется снизу. Теперь в той же строке ввода вычислим 3+4, а затем 4+5. Получим:

Мы заметим, что результат появится на месте прежнего, и в конечном счете мы будем иметь в качестве результата число 9. Теперь снимем флажок Replace Output и проделаем все те же вычисления в новой строке ввода. Получим следующее:

Здесь видны уже три ячейки вывода. Не следует следует устанавливать флажок Replace Output в том случае, когда желательно знать суть промежуточных преобразований и самих исходных выражений, поскольку они (а возможно, и предшествующие результаты преобразований) при ее использовании исчезают.

Этот флажок, будучи установленным, обеспечивает при нажатии клавиши Enter ввод новой пустой ячейки. Если флажок снят, то такая вставка не осуществляется.

Если работа с системой происходит в форме простейшего диалога, по типу «задать вопрос — получить ответ», то рекомендуется установить режим вставки 'новой ячейки. При этом по окончании вычислений в последней ячейке тут же появляется новая пустая ячейка для последующих вычислений.

Задание браузера

Для открытия документов web-страниц (по URL-адресу) Maple 7 использует какой-либо из установленных на компьютере браузеров Интернета. Для этого необходимо указать путь к браузеру с помощью команды Browser. Она открывает окно, показанное на рис. 4.13.

В этом окне можно установить флажок Use System Default (использовать браузер, заданный в операционной системе по умолчанию). В противном случае путь к браузеру надо указать явно, введя его в поле или отыскав его с помощью кнопки Browse.

Команда Export открывает очень простое окно установки параметров экспорта, показанное на рис. 4.14.

Установка параметров представления строк ввода

Команда Input Display выводит подменю, позволяющее выбрать режим представления выражений в строке ввода:

В качестве примера ниже даны две формы задания ввода двойного интеграла с помощью палитры выражений:

Верхняя строка соответствует Maple-нотации, а нижняя — стандартной математической нотации.

Команда Output Display раскрывает подменю, имеющее четыре команды, влияющие на вид результатов вычислений — вывода:

Рисунок 4.15 наглядно иллюстрирует эти формы вывода. Последняя форма наиболее наглядна и задается по умолчанию.

Рис. 4.15. Демонстрация вывода в различных формах

Первая форма наиболее компактна, но менее всего наглядна. Вторая форма имитирует построение формул с помощью отдельных знаков, расположенных на разных уровнях (строках). Эти две формы позволяют использовать Maple даже в том случае, когда имеются устройства вывода (дисплеи и принтеры), работающие только в текстовых режимах. Третья форма дает вывод в виде обычных математических формул, но без возможности их редактирования.

Четвертая форма позволяет представить результат вывода, там, где это возможно, в виде обычных математических формул с применением типовых математических знаков — интегралов, производных, сумм, произведений, квадратных корней и т. д. В большинстве случаев именно эта форма вывода является наиболее наглядной. Она подобна третьей форме, но допускает редактирование выражений. Как отмечалось, нажатием кнопки с символом «х» в панели инструментов документа можно попытаться и вводимое выражение представить в виде обычной математической формулы. Однако это не всегда удается, поскольку далеко не все однострочные функции системы Maple 7 можно представить таким образом.

Контроль за предполагаемыми переменными (Assumed Variables)

На переменные в Maple 7 могут быть наложены различные условия. Для этого используется специальная функция assume. Например, если переменная х может принимать только положительные значения, то для этого достаточно исполнить команду assume(x>0). Будем называть такие переменные предполагаемыми, поскольку предполагается, что они имеют какие-то дополнительные ограничения, помимо накладываемых на них типом.

В подменю Assume Variables меню Options имеются три команды, управляющие контролем признаков предполагаемых переменных:

Предполагаемые переменные при выводе обычно обозначаются значком тильды (-) после их имени. Этот знак отображается при установки флажка Trailing Tildes (по умолчанию она включена). Однако с помощью флажка No Annotation можно отключить как это обозначение, так и короткий текстовый комментарий, который сопровождает предполагаемые переменные. Наконец, флажок Phrase включает вывод текстовых комментариев. Рисунок 4.16 наглядно иллюстрирует применение этих параметров.

Благодаря применению предполагаемых переменных облегчается реализация ряда алгоритмов, критичных к выбору переменных. Например, если использовать вычисление квадратного корня без привлечения понятия о комплексных числах, то на численные значения переменных надо наложить условие их положительности. Контроль за статусом таких переменных и дают описанные параметры.

Рис. 4.16. Применение параметров контроля предполагаемых переменных

Графические результаты могут быть представлены прямо в документе в ячейках вывода или в отдельных окнах. Это обеспечивается двумя командами подменю Plot Display:

На рис. 4.17 показан пример вывода двух графиков — один выводится с применением Inline в ячейку документа (сразу после ввода), а другой с применением Window в отдельное окно. Какой из этих двух вариантов предпочтительнее, зависит от привычек пользователя.

Следует отметить, что из всех окон (документов или графиков) в данный момент активным может быть только одно окно. Если это окно графическое, то для него выводится своя контекстная панель инструментов, позволяющая менять вид графика и некоторые параметры, используемые при его построении. Кстати говоря, запись заданного документа на диск возможна только при активном окне этого документа.

Рис. 4.17. Пример построения двух графиков с выводом одного из них в отдельное окно

Двумерные графики обычно строятся с применением функции plot. На рис. 4.18 (и на рис. 1.24 с графиком в документе) представлено назначение кнопок контекстной панели инструментов двумерной графики. Кнопки обозначены номерами под ними, а в окне документа дано их краткое назначение.

Панель инструментов графиков появляется только при активном окне графики или при выделении графика в ячейке документа.

Рис.4.18. Окно двумерного графика и его панель инструментов

Управление построением трехмерных графиков

Трехмерные графики имеют свою контекстную панель инструментов (рис. 4.19; см. также рис. 1.25 с графиком в документе), с кнопками задания наиболее распространенных параметров для построения трехмерных графиков. Следует отметить, что панели инструментов графических окон дают доступ лишь к части параметров графиков. Более подробно состав и назначение параметров будут рассмотрены в дальнейшем при описании средств создания графиков. -Читателю настоятельно рекомендуется опробовать действие кнопок управления различными форматами графиков, что позволит быстрее освоить огромные возможности Maple 7 в создании цветных и монохромных графиков.

При серьезной работе в среде Maple 7 пользователь нередко вынужден работать одновременно с несколькими документами. Удобства такой работы зависят от того, как окна расположены в пределах экрана. Maple 7 дает возможность расположить их любым стандартным способом.

Рис. 4.19. Окно трехмерного графика и назначение кнопок панели инструментов

Основные команды по установке расположения окон сосредоточены в меню Window (рис. 4.20).

Каскадное расположении окон напоминает колоду карт, сдвинутых так, чтобы были видны их титульные строки. Такое расположение окон показано на рис. 4.21.

Рис. 4.21. Каскадное расположение окон документов

При выполнении команды Tile устанавливается расположение окон мозаикой показанное на рис. 4.22. При этом окна не перекрываются, имеют примерно одинаковый размер. К сожалению, при большом числе окон область просмотра оказывается настолько мала, что работать с документами при таком расположении окон становится неудобно.

Расположение окон мозаикой достаточно удобно при работе с двумя (или на большом экране тремя) окнами. Оно может быть полезно, например, при переносе содержимого отдельных ячеек с одного документа в другой путем перетаскивания. Можно также копировать объекты в одном окне, а затем, переключившись в другое окно, вставлять содержимое буфера обмена в нужную ячейку, используя команду Paste.

При использовании команды Horizontal окна оказываются расположенными на экране в виде горизонтальных полос (рис. 4.23). Этот вариант расположения окон, как и каскадное расположение, дает обзор заголовков документов, если область просмотра каждого документа расположена сверху окна. Последнее условие может нарушаться при перемещении окон документов.

Команда Vertical задает расположение окон в виде вертикальных полос (рис. 4.24). Такое расположение окон удобно, если содержимое ячеек документов представлено короткими выражениями.

Следует отметить, что описанным командам подчиняются только развернутые в данный момент окна — расположение вновь открытого или развернутого окна не зависит от данных до этого команд.

Рис. 4.23. Горизонтальное расположение окон

Приведение в порядок значков свернутых окон

Свернутые окна представлены значками. Они могут перемещаться мышью по всему пространству экрана, поэтому иногда значки оказываются хаотично разбросанными (рис. 4.25).

Рис. 4.25. Хаотическое расположение значков свернутых окон

Для наведения порядка с расположением значков можно, разумеется, переместить каждый из них в удобное место. Но это довольно утомительное занятие. Лучше воспользоваться специальной командой Arrange Icons, которая автоматически наводит порядок в расположении значков свернутых окон, аккуратно располагая их снизу экрана. Действие этой команды показано на рис. 4.26. Как и окно, каждый значок имеет строку заголовка с четырьмя маленькими кнопками. Первая из них открывает меню управления, а три другие используются соответственно для восстановления размера, развертывания на весь экран и закрытия окна.

Команда Close All служит для закрытия всех окон одновременно. Эта команда будет выполнена сразу только в том случае, когда все документы не модифицировались или были записаны на диск после внесения исправлений. Если какой-либо документ был изменен, но еще не сохранен, то в центре экрана появится предупреждающее сообщение об этом (рис. 4,27).

Рис. 4.26. Вид экрана после выполнения команды Arrange Icons

Рис. 4.27. Окно, предупреждающие о том, что закрываемый документ был изменен

Разумеется, такое окно будет появляться столько раз, сколько имеется модифицированных документов.

В Maple 7 использована многооконная справочная система с гипертекстовыми ссылками. Поэтому при работе с ней экран системы довольно быстро оказывается забитым окнами справочной системы. Разумеется, их можно последовательно закрывать одно за другим, но это очень неудобно и долго. Команда Close All Help обеспечивает закрытие разом всех окон справочной системы, что позволяет продолжить работу с текущим документом. На окна загруженных документов операция Close All Help влияния не оказывает.

Заканчивая рассмотрение меню Window, надо отметить, что оно завершается списком всех открытых в Maple 7 документов и соответственно окон (рис. 4.26). Щелкнув на той или иной строке этого списка, можно открыть соответствующее окно и сделать его активным.

Знаете ли Вы, что алгоритм - это набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное число действий. В старой трактовке вместо слова "порядок" использовалось слово "последовательность", но по мере развития параллельности в работе компьютеров слово "последовательность" стали заменять более общим словом "порядок". Это связано с тем, что работа каких-то инструкций алгоритма может быть зависима от других инструкций или результатов их работы. Таким образом, некоторые инструкции должны выполняться строго после завершения работы инструкций, от которых они зависят. Независимые инструкции или инструкции, ставшие независимыми из-за завершения работы инструкций, от которых они зависят, могут выполняться в произвольном порядке, параллельно или одновременно, если это позволяют используемые процессор и операционная система.

Управление интерфейсом пользователя

Задание браузера