代写ENCMP 100 Computer Programming for Engineers Lab Assignment 4帮做Python程序

ENCMP 100 Computer Programming for Engineers

Lab Assignment 4:Geomatics and the Travelling Sales[person] Problem

According to the ISO/TC 211,geomatics  is the"discipline concerned with the collection,distribution,

storage,analysis,processing,[and]presentation of geographic data or geographic information."

Geomatics is associated with the travelling salesman problem(TSP),a fundamental computing problem about which there is an award-winning  feature  film.In this lab assignment,a University of Alberta

student completes a Python program to analyze,process,and present entries,stored in a binary data file,of the TSPLIB,a database collected and distributed by the University of Heidelberg.

Version 0:Get Started

Unzip  VOGetStarted.zip  into  your  Working  Directory.Double-click  on  the  tspTest_v0.txt  file,a  text file,to open and review it in Spyder.Open the tspAbout.txt file externally,e.g.,right-click on it  and  select  open  externally.Close  tspAbout.Double-click  on  the  tspAnalyze.py  file,a  code  file, to open it in Spyder.There is also a tspData.mat file,a binary file(non-text file)discussed below.

Review the tspAnalyze.py file in the Editor.The program consists of one long script that nests deeply twice:repetition within selection inside repetition;and selection within selection inside repetition.The  code,related to menu selection,exhibits duplication.With an if statement,there is code for print and  plot   options("choice    ==1"and    "choice==3")but    no    code    for    a    limit    option("choice==2").   Make a  copy of the tspAnalyze.py file.Call  it  tspAnalyze_v0.py  and  keep  it  for  reference.

When a code file is opened in the Editor,Spyder looks for syntax errors and reports them in the margin. The given program has no syntax errors!Select Run >>Run to run it.When prompted,enter input as   specified in tspTest_vo.With these test cases,there are no runtime errors!When the program ends,  in the Variable Explorer pane,next to Plots,double-click on the tsp variable to explore its structure,a   list of tuples.Double-click on an index to review one record,a tuple,in the table-like database.In the  Console,enter    print(tsp[7])to display a  record.Enter  print(tsp[0])for    headings.

Click the three-bars button in the top-right corner of the Console and select Undock.Resize the Console to accommodate wide lines of text.Compare the Console contents to tspTest_vo,a diary of Console   side effects for(any version of)the program when the Version O test cases are entered correctly.

Version 1:Refactor and Plot

Unzip  the  two  files,tspTest_v1.txt   and tspPlot_v1.png,  in the V1Refactor&Plot.zip file  into your Working Directory.When you complete Version 1 sufficiently and test it as specified,the iPython Console side effects of your tspAnalyze  program should match tspTest_v1.Once    you   finish,there   should  also  be  an  output  file,tspPlot.png,that resembles tspPlot_v1.png,when you open and   compare both images externally.Compare the tspTest_vo and tspTest_vl  files carefully.

Convert the tspAnalyze program from a script to a modular form having five functions,main,menu,

tspPrint,tspPlot,  and plotEuc2D.  Invoke  the  main  function,having  no  arguments,at  the   end.This

conversion,called refactoring, will not impact functional attributes of the program(notwithstanding

variables available to explore after the program ends),as evidenced partly by unchanged side effects for Version O test cases.Refactor and test,as follows,before completing and testing the plot option.

Start by defining the main function to have all code below the import statements.Fix syntax errors,like bad indentation,and runtime errors.Failing to invoke main is a logical error.Copy the menu-selection  code,a sequence of print statements followed by a related while loop,into a menu function,having no input arguments but returning one output argument,choice.Replace all instances of the menu-selection code in the main function with invocations of the new menu function.Test for errors.

Copy  the"choice  ==1"action  from  the  main  function  into  a  LspPrinL  function,which  returns  no output  argument  but  requires  one  input  argument,tsp.Replace  the"choice==1"action   in  the     main   function   with    an    appropriate   tspPrint    invocation.Similarly,move   the"choice==3"action from the main function into a tspPlot function,invoking the latter in the former.Test for errors.

Check the program,once it satisfies all the Version O test cases,with the Version 1 test cases.

When side effects are incorrect,there are logical errors.Complete the tspPlot function so that a plot  is  created,using  matplotlib.pyplot(import  it),according  to  the  story  of  a  given  test  case.Create  a variable   tspl   in   tspPlot,before   the    if   statement,equal   to   tsp[num].In   the   edge='EUC_2D'     action,replace     the      print      statement     with      plotEuc2D(tsp1[10],tsp1[2],tsp1[0]).Define      a    function,called  plotEuc2D,with  three   input  arguments,called  coord,comment,and  name.

For an entry of the tsp database that has 'EUC_2D'node coordinates,the tspPlot function invokes  the plotEuc2D function to make and show a plot,including annotations.Plot the second column(y-    axis)of the coord argument,a NumPy array,vs.the first column(x-axis).Use solid lines (blue)with dot markers.After extracting into lists coordinates of the last and first points,plot a red line to link them.    Include    plt.savefig('tspPlot.png')to    output    the    plot     as    an    image    file,tspPlot.png.

Submit your Version 1solution by the Version 1 deadline.Submit tspAnalyze only,after completing the initial comment header.Before submission,test the code in a folder where all other relevant files  are as given.To match tspTest_v1 exactly,review the text printed in the Console and refine your

code,e.g.,plotEuc2D.Consistent with Version 1 requirements,other test cases are possible.

Version 2:Limit Dimension

Unzip   the   files,tspTest_v2.txt   and   tspPlot_v2.png,in   the   V2LimitDimension.zip    file    into    your Working Directory.When you complete Version 2 sufficiently and test it as specified,the Console side  effects(text  input/output)of  your  tspAnalyze  program  will  match  tspTest_v2.There  will  also be  an  output  file,tspPlot.png,that  will   resemble  tspPlot_v2.png,when  you  open  and   compare  both images externally.Given test cases are a very small subset of the possible test cases.

Review your Version 1 program and its requirements.Write suitable comment headers,in your own words,for the non-main     functions,i.e.,menu,tspPrint,tspPlot,and plotEuc2D.Each    comment header must summarize the function's purpose,any input(formal parameter)arguments,any output (returned)arguments,and side effects (such as Console input and output,as well as plots).

To complete the limit option of the program,define a function,tspLimit,with one input/output

argument,tsp,a  list  passed by reference.In the main function,invoke tspLimit appropriately in the action of  a“choice   ==2”,an  elif  block  added  to  the  if  statement.When   invoked,a   completed   tspLimit may modify the main function's database copy,tsp,leaving it with fewer records.

In the tspLimit function,compute the  minimum and  maximum dimension(number of cities)of all  records in the tsp database.Second,print the min and max dimension to the Console.Third,prompt the user to input a limit value,following the tspTest_v2 storyboard.Finally,delete records with a dimension field more than the limit.Therefore,tspLimit may modify the tsp database.

The menu function uses a while loop to error-check user input.An integer less than a valid minimum or greater than a valid maximum prompts the user for the input again.Modify tspLimit and tspPlot to error-check user input the same way.An integer less than the minimum or greater than the maximum dimension is an invalid limit value.As the table header,tsp[0]is not a valid record for plotting.

Consider refactoring a completed tspLimit function.Move code that computes the minimum and

maximum dimension into a new function,tspMinMax,having one input argument,tsp,and returning two output arguments,minVal and maxVa1.You need not do this if you believe you can successfully appeal a decision by a teaching assistant who decides your code is less readable otherwise. C

Write suitable comment headers,in your own words,for the tspLimit function and any other new function,like tspMinMax.Review the initial comment header of the program,especially reported percentages.Submit your Version 2 solution by the Version 2 deadline.Submit tspAnalyze only.  Before submission,test the code in a folder where all other relevant files are as given.

Revision History

This document and related files were created using MATLAB,in 2021,and edited using Python,in 2022, by Dileepan Joseph, with contributions from Edward Tiong and Wing Hoy. They were edited again,in 2024,by Joseph with contributions from Antonio Andara Lara.Two ENCMP 100 Programming Contest   entries, Distance Matters and Open Street Maps Path Generator,motivated the lab assignment.