Metody symulacyjne

JĘZYK SYMULACYJNY MODSIM

wprowadzenie do składni

CECHY JĘZYKA

SYMULACYJNEGO



OPIS MODELOWANEGO SYSTEMU



PROCEDURY UPŁYWU CZASU



ŚLEDZENIE ZDARZEŃ, CZYNNOŚCI I
PROCESÓW



TWORZENIE I USUWANIE ZDARZEŃ ORAZ
PRZETWARZANIE DANYCH Z NIMI ZWIĄZANYCH



GENEROWANIE ZMIENNYCH LOSOWYCH O
ZADANYCH ROZKŁADACH



GROMADZENIE, ANALIZA I PREZENTACJA
WYNIKÓW SYMULACJI



Wytwórca środowiska programowego MODSIM
II

CACI PRODUCTS COMPANY

( www.caciasl.com

)



Podstawowe cechy języka:



język obiektowo zorientowany do programowania
symulacji dyskretno-zdarzeniowej



składnia zbliżona do składni języków:



Modula 2, Ada, Pascal



wersje dla systemów: Windows, Windows NT, UNIX,
OS/2 na platformy sprzętowe PC oraz RISC



MODSIM II wymaga preinstalowanego środowiska
C/C++
(np. MSVC v 1.5)

JĘZYK I ŚRODOWISKO

MODSIM II

Wprowadzenie



Umożliwia realizację:



upływu czasu



interakcji obiektów



wizualizacji i animacji



monitorowania przebiegu symulacji



Środowisko programowe stanowią:



edytor kodu źródłowego wraz z kompilatorem i
debuggerem

ModBench



edytor grafiki

SimDraw



edytor animacji

SimVideo



SimObj

ModBench

SimDraw

SimVideo

Moduły



Każdy program stworzony w

MODSIM II

musi posiadać:



dokładnie jeden moduł główny -

MAIN MODULE



dowolną liczbę par modułów skojarzonych w
osobnych plikach:



DEFINITION MODULE

- zawiera deklaracje

struktur, procedur i obiektów; udostępnia
procedury innym modułom



IMPLEMENTATION MODULE

- zawiera kod

wykonywalny oraz dodatkowe deklaracje



Uwaga:



w module DEFINITION nie może być kodu
wykonywalnego



IMPLEMENTATION występują zawsze w parze z
DEFINITION



stałe, typy, zmienne i procedury zadeklarowane w
module DEFINITION są widoczne w skojarzonym
IMPLEMENTATION oraz mogą być importowane z
innych modułów

Moduły c.d.



elementy zaimportowane do modułu DEFINITION nie są
widoczne w IMPLEMENTATION



nie można nic importować z modułu MAIN



do importowania służy polecenie

IMPORT

, np.

FROM UtilMod IMPORT DateTime, Delay;



sekwencja

FROM

...

IMPORT

... musi być umieszczona na

początku modułu (przed innymi sekwencjami poleceń)



nie można zaimportować całego modułu (biblioteki)
tylko poszczególne elementy



nazewnictwo:



MAIN MODULE

- MNazwa

mmnazwa.mod



DEFINITION MODULE

nazwa -

dnazwa.mod



IMPLEMENTATION MODULE

nazwa -

inazwa.mod

{ograniczenia na długość nazwy modułu}

Identyfikatory



- nazwy zdefiniowanych przez użytkownika
elementów programowych, np.: modułów,
stałych, zmiennych, typów, procedur itd.



Wymagania:

– nierozdzielony ciąg znaków (bez spacji,

myślników oraz podkreśleń) - liter i/lub cyfr

– pierwszy znak - litera (!)



Uwaga: w MODSIM rozróżnia się małe/wielkie
litery



Przykład:

– licznik, LICZNIK, Pole1,

liczbaStanowiskObslugi...

Deklaracje



blok programowy położony w module
definicyjnym lub przed częścią kodu
wykonywalnego w pozostałych
modułach lub podprogramach
zaczynający się od jednego ze słów
kluczowych: CONST, TYPE, VAR



opisuje definiowane przez
użytkownika wyrażenia przyjmujące
stałe i zmienne wartości oraz
opisujące nowe typy danych

Deklaracje



Definiowanie stałej wartości:

–

CONST

MaxLiczbaPacjentow = 30;
MaxCzasPracy = 120.0;



Definiowanie nowego typu danych:

–

TYPE

DniWolne = (Sobota, Niedziela);
DynamicznaTablica = ARRAY INTEGER

OF REAL;

Deklaracje c.d.



Definiowanie zmiennych:

–

VAR

liczbaPacjentow : INTEGER;
tablica : DynamicznaTablica; {zmienna

referencyjna}

Uwaga

: nie ma zmiennych wskaźnikowych tylko

referencje



Automatyczna inicjalizacja wartości
zmiennych podstawowego typu

:



INTEGER

: 0



REAL

: 0.0



BOOLEAN

: FALSE



STRING

: null



CHAR

: CHR(0)



skalarne :



INTEGER (32-bit): -2.147.483.648 do
+2.147.483.648



REAL (64-bit): +/- 1,7 E-308 do 1,7 E+308



CHAR:

pojedynczy znak, np. ’a’



BOOLEAN

{TRUE, FALSE}



łańcuchy znakowe (dynamiczne łańcuchy znaków
automatycznie zarządzane): STRING, np. „Pacjent
oczekuje w kolejce”



wyliczeniowe : dopuszczalne nazwane wartości
jednoznacznie wyliczone w deklaracji „TYPE” np.
Miesiace=(styczeń, luty);



okrojony typ skalarny lub wyliczeniowy, np. I = [1 ..
50]

Podstawowe typy danych

Operatory podstawowych

działań

:=

przypisanie

+

dodawanie/konkatenacja łańcuchów

znakowych

-

odejmowanie/znak ujemności

*

mnożenie

/

dzielenie rzeczywiste

DIV

dzielenie całkowitoliczbowe

MOD modulo



Uwaga: operandy muszą być kompatybilne;
operator powinien być dostosowany do typu
operand

– błędne wyrażenia: 2.0 + 2, 5 / 7, 5 + ’a’

Operatory relacji logicznych



Porównują wartości - wynik typu BOOLEAN

=

równy

<>

nierówny

<

mniejszy niż

<=

mniejszy niż lub równy

>

większy niż

>=

większy niż lub równy



Uwaga: operandy muszą być
kompatybilne

– błędne wyrażenia: 2.0 < 2, 5 = ’a’

Operatory działań logicznych



Dwie operandy po obu stronach

OR

suma logiczna

AND

iloczyn logiczny



Operand po prawej stronie

NOT

przeczenie



Uwaga: operandy muszą być wyrażeniami
logicznymi

Instrukcje sterujące



Instrukcja warunkowa

IF

:

IF Wyrażenie_logiczne1

Sekwencja_działań

[ ELSIF Wyrażenie_logiczne2

Sekwencja_działań]

[ ELSE

Sekwencja_działań ]
END IF;



Uwaga: -brak słowa kluczowego

THEN

-

END

występuje w parze z

IF

Instrukcje sterujące c.d.



Instrukcja wyboru

CASE

:

CASE [typ prosty | string]

WHEN a..e, m:

Sekwencja_działań

WHEN p:

Sekwencja_działań

WHEN x...z: Sekwencja_działań
[ OTHERWISE

Sekwencja_działań ]

END CASE;



Uwaga: -brak słowa kluczowego

OF

-

END

występuje w parze z

IF

Instrukcje sterujące c.d.



Instrukcje pętli

–

WHILE

:

WHILE Wyrażenie_logiczne

Sekwencja_działań

END WHILE;

–

LOOP

:

LOOP

Sekwencja_działań

END LOOP;

–

REPEAT

:

REPEAT

Sekwencja_działań
UNTIL Wyrażenie_logiczne;

Instrukcje sterujące c.d.

–

FOR

:

FOR ident := wyrażenie TO | DOWNTO wyrażenie [BY
wyrażenie]
Sekwencja_działań
END FOR;

–

FOREACH

:

FOREACH obiekt IN GROUP

Sekwencja_działań

END FOREACH;



Instrukcja natychmiastowego opuszczenia
pętli:

EXIT



Uwaga: -

END

występuje w parze z

nazwą

pętli

Przykłady pętli



WHILE a < b

a := a + 2;

END WHILE;



REPEAT

a := a + b;

UNTIL a < 100;



LOOP

…
IF a > b

EXIT;

END IF;
…

END LOOP;



FOR i := 1 TO 20 BY 2;

t[i] := i * 2;

END FOR;



FOR i := 100 DOWNTO -20
BY 4;

t[i] := i * 2;

END FOR;



FOREACH el IN kolejka;

el.a := 6;

END FOR;

Podprogramy



- nazwana, ograniczona kluczowymi słowami
część kodu programowego, dostępna z innych
części programu poprzez nazwę, realizująca
określone operacje



Typy:

funkcje - określają zwrotnie wartość
procedury - nie zwracają żadnych wartości

Podprogramy c.d.



Deklaracja :

PROCEDURE

NazwaProcedury(

IN

w1:W1;

INOUT

w2:W2;

OUT

w3:W3)[:

TypZwracanejWartości];

CONST

...

TYPE

...

VAR

...

BEGIN

......
[

RETURN

...]

END PROCEDURE

;

Podprogramy c.d.



Wywołanie procedury:

–

[w := ] NazwaProcedury(... , ... , ...);



Lista parametrów:

–

IN

- wartość przekazywana do procedury

–

OUT

- wartość zwracana przez procedurę po słowie

RETURN

–

INOUT

- wartość zmiennej przekazana do procedury i

zwrócona do tej zmiennej, bez tworzenia kopii
zmiennej

Podprogramy c.d.



Przykład:

PROCEDURE SrDlugoscKolejki(IN liczbaklientow: INTEGER;

IN liczbaKas : INTEGER) :

REAL;

VAR

srdlkol : REAL;

BEGIN

IF liczbaKas <> 0

srdlkol := FLOAT (liczbaKlientow) / FLOAT (liczbaKas);

END IF;
RETURN srdlkol;

END PROCEDURE;

wywołanie:
.....

OUTPUT ( „Wyliczono :”, SrDlugoscKolejki(95, 15) );

.....

Standardowe procedury

Wej/Wyj



INPUT (w1,... ,wN)

- wczytanie N ciągów znaków z

klawiatury oraz zinterpretowanie zgodnie z typami

zmiennych w1,..., wN



INPUT(dlugoscKolejki, liczbaKas);



OUTPUT (w1,... ,wN)

- wypisanie w powoływanym

oknie sekwencji wartości w1,...,wN



OUTPUT(nr, „Czas zmierzony = ” ,czasObslugi);



PRINT (w1,...,wN) WITH string

- wypisanie w

powoływanym oknie sekwencji wartości w postaci
sformatowanego zgodnie ze string ciągu wartości
w1,..,wN



PRINT(nr, kwota) WITH „Kasa *** zarobiła
*****.* zł.”



Uwaga:



w1,...,wN muszą być typu prostego



ciąg formatujący może być stałą, zmienną lub
znakowy

Złożone typy danych



Struktury statyczne :



FIXED ARRAY

- uporządkowany skończony zbiór

elementów
jednego typu, np.

Pole = (..., figuraSzachowa, ...);
PlanszaSzachowa = FIXED ARRAY [1..8],[1..8]
OF Pole;



elementy tablicy muszą mieć ustalony rozmiar



alokują ilość pamięci, zależną od ilości i typu

zadeklarowanych w definicji tablicy
elementów



dostęp do elementów tablicy przez indeksy:

plansza[2, 3]



nie mogą być przekazywane jako parametr IN

procedur



FIXED RECORD

- zdefiniowana przez użytkownika

struktura
danych złożona ze skończonej liczby nazwanych
pól prostego
lub złożonego typu, np.

Złożone typy danych c.d.

SrodekWalki = FIXED RECORD;
typ : TypSrodkaWalki;
zasieg : REAL;
szybkostrzelnosc : REAL;
jednostkaAmunicyjna : INTEGER;
END RECORD;



elementy rekordu muszą mieć ustalony rozmiar



alokują ilość pamięci, zależną od ilości i typu

zadeklarowanych w definicji rekordu pól



dostęp do pola uzyskuje się przez złożenie

nazwy rekordu
oraz nazwy pola, np.

srodekwalki.zasieg



może być używany w operacjach

arytmetycznych oraz
wyrażeniach logicznych, np.

srodekwalki.zasieg := 500.0;

Złożone typy danych c.d.



Struktury dynamiczne :



ARRAY

: tablica dynamicznie powoływana i

usuwana przez
procedury wbudowane NEW oraz DISPOSE

VAR kolejkiSklepu : ARRAY INTEGER, INTEGER OF

BOOLEAN;
k : INTEGER;
BEGIN

...
NEW( kolejkiSklepu, 1..5);

FOR k := 1 TO 5

NEW(kolejkiSklepu[k], 1..k);

DISPOSE(kolejkiSklepu[k]);

END FOR;

...

DISPOSE(kolejkiSklepu

);

Złożone typy danych c.d.



Efekt powyższej sekwencji poleceń :



Uwaga:

– w przypadku tablicy wielowymiarowej należy

pamiętać

o oddzielnym powołaniu jej pól

– procedurą DISPOSE można zwalniać tylko

wcześniej

zaalokowane obszary pamięci

– do chwili powołania tablicy zmienna typu

ARRAY jest

inicjalizowana na wartość NILARRAY

– tablice mogą być operandami w wyrażeniach

logicznych

’ = ’, ’ < > ’.

Złożone typy danych c.d.



RECORD

: struktura danych podobna do FIXED

RECORD-
różnice:



zajmuje pamięć dopiero po wykonaniu NEW(...),

zwalnia
natychmiast po wykonaniu DISPOSE(...)



pola mogą być dynamicznymi strukturami

danych

TYPE

playerType = RECORD

imie : STRING;
team : STRING;
pozycja : positionType;
kolejnyGracz : playerType;

END RECORD;

VAR

team, gracz : playerType;

Złożone typy danych c.d.

BEGIN

NEW(gracz);
team :=gracz;
NEW(gracz);
gracz.kolejnyGracz := team;
team := gracz;
...



dla rekordu predefiniowane są:

NILREC

– wartość zmiennej typu RECORD do

chwili
zaalokowania pamięci

ANYREC

– typ kompatybilny z każdym typem

RECORD, nie wolno używać go w procedurze
NEW



rekordy mogą być operandami w wyrażeniach

logicznych z
operatorami: ’ = ’ , ’ < > ’

Złożone typy danych c.d.



Wybrane działania na strukturach dynamicznych

:



przypisanie

TYPE

TypRekordowy = deklaracja;

VAR

j, k : INTEGER;
a, b : TypRekordowy;
...

BEGIN

k := 4; { przypisanie wartości }
NEW(b); { powołanie instancji b }
b := dane { uzupełnienie pól rekordu danymi }
...
j := k; { kopia wartości k przepisana do j }
a := b; { a oraz b wskazują na tę samą

instancję rekordu }

4

j

INTEGER

4

k

INTEGER

some

data

someRecType instance

a

someRecType reference

b

someRecType reference

4

k

INTEGER

0

j

INTEGER

some

data

someRecType instance

NILREC

a

someRecType
reference

b

someRecType reference

·

·

·

Pamięć przed przypisaniem

Pamięć po przypisaniu

Złożone typy danych c.d.

Złożone typy danych c.d.



klonowanie- działanie polegające na stworzeniu

kopii struktury dynamicznej oraz przypisaniu jej
do nowej zmiennej referencyjnej

TYPE

TypRekordowy = deklaracja;

VAR

j, k : INTEGER;
a, b : TypRekordowy;
...

BEGIN

k := 4; { przypisanie wartości }
NEW(b); { powołanie instancji b }
b := dane { uzupełnienie pól rekordu danymi }
...
j := k; { kopia wartości k przepisana do j }
a := CLONE(b); { a wskazuje teraz na kopię instancji

b}

some

data

someRecType instance

4

k

INTEGER

0

j

INTEGER

some

data

someRecType instance

NILREC

a

someRecType reference

b

someRecType reference

a

someRecType reference

b

someRecType reference

·

·

some

data

someRecType instance

4

j

INTEGER

4

k

INTEGER

·

Pamięć przed przypisaniem

Pamięć po przypisaniu

Złożone typy danych c.d.