Table Of ContentHarald Maul
Georg Ziemes
PLOTGRAF
Aus dem Programm
-------
Mikrocomputer ---~--------------------------
BASIC-Wegweiser fUr den Apple IIe/c
von E. Kaier
EinfUhrung in die Anwendung des Betriebssystems
Apple DOS (Apple II)
von H. R. Behrendt und H. Junghans
Computergrafische Experimente mit Pascal (Fractale)
von K.-H. Becker und M. Dorfler
Spielprogramme fUr den Apple II/lIe
von H. Franklin, J. Koltnow und L. Finkel
Murmeltierwelt und Pascal
von H. Pinke
Logo? Logo!
von K. Haussmann
Logo-Programmierkurs
von B. Schuppar
Apple Works
von C. Rubin
Aufbau und Struktur einer Datenbank mit dBASE II
von R. Freshman
'------Vleweg--------------------------------------/
Harald Maul
Georg Ziemes
PLOTGRAF
Ein
Programmpaket zur Darstellung
ein- und mehrdimensionaler
Grafiken fUr den Apple II
Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig / Wiesbaden
DDDDaaaassss iiiinnnn ddddiiiieeeesssseeeemmmm BBBBuuuucccchhhh eeeennnntttthhhhaaaa]llltttteeeennnneeee PPPPrrrrooooggggrrrraaaammmmmmmm----MMMMaaaatttteeeerrrriiiiaaaa!lll iiiisssnttt mmmmiiiitttt kkkkeeeeiiiinnnneeeerrrr VVVVеeeerrrIрpppfffПllliiiicccсhhhhttttuuuunnnпgggg ooooddddeeeerrrr GGGGaaaarrrraaaannnnttttiiiieeee iiiirrrrggggeeeennnndddd
eeeciiiinnnneeeerrrI AAAArrrrtttt vvvveeeerrrrbbbbuuuunnnnddddeeeennnn.... ODDDiiiieeee AAAAuuuuttttoooorrrreeeennnn uuuunnnndddd ddddeeeerrrr VVVVeeeerrrrllllaaaagggg iiiüiiibbbbeeeerrrrnnnneeeehhhhmmmmeeeennnn iiiinnnnffffoooo]lllggggeeeeddddecccsssssssseeeennnn kkkkeeeeiiiinnnneeee VVVVeeeerrrraaaannnnttttwwwwoooorrrrttttuuuunnnngggg uuuunnnndddd
www\\'eeeerrrrddddeeeennnn kkkkeeeeiiiinnnneeee ddddaaaаrrrraaaauuuщsss ffffoooollllggggeeeennnnddddeeee oooOddd<!eeeerrrr ssssoooonnnnssssttttiiiiggggeeee HHHHaaaaffffttttuuuunnnngggg iiiüiiibbbbeeeerrrrnnnneeeehhhhmmmmeeeennnn,,,, ddddiiiieeee aaaauuuuffff iiiirrrrggggeeeennnnddddeeeeiiiinnnneeee AAAArrrr!ttt aaaauuuussss ddddeeeerrrr
BBBBeeeennnnuuuuttttzzzzuuuunnnngggg ddddiiiiecccsssseeeessss PPPPrrrrooooggggrrrraaaammmmmmmm----MMMMaaaatttteeeerrrriiiiaaaallllssss ooooddddeeeerrrr TTTTeeeeiiii]lllecccnnnn ddddaaaavvvvoooonnnn eeeennnnttttsssstttteeeehhhhtttt....
1111999988887777
AAAАНHilllеeee RRRReceecccchhhhtttleeee vvvvoooorrrrbbbbeeeehhhhaaaallllttlteeeennnn
@@@@FFFFrrrriiiieeeeddddrrrr.... VVVViiiieeeewwwweeeegggg &&&& SSSSoooohhhhnnnn VVVVeeeerrrrllllaaaaggggssssggggeeeesssseeeeUlll!!!sssscccchhhhaaaafffftttt mmmтЬbbbHHHН,,,, BBBBrrrraaaauuuunnnnsssscccchhhhwwwweeeeiiiigggg 111]999988887777
DDVVaaaassss WWWWeeeerrrrkkkk eeeеiiiinnnпssssсccchhhh]llliiiieeeеßlll..Шlllllсiiiccchhhh aaaaHHlllleeeerrrr sssseeeeiiiinnnneeeerrrr TTTTeeeeiiiilllleeee iiiiSSssIItt uuuurrrrhhhheeeebbbbeeeerrrrrrrreeeecccchhhhttttlllliiiicccchhhh ggggeeeesssscccchhhhiiiiüiitttt~zzztttt.... JJJJeeeeddddeeee
VVVVeeeerrrrwwwweeeerrrrttttuuuunnnngggg aaaauuuuCllß..lle,eeerrrrhhhhaaaallllbbbb ddddeeeerrrr eeeennnnggggeeeennnn GGGGrrrreeeennnnzzzzeeeennnn ddddeeeessss UUUUrrrrhhhheeeebbbbeeeerrrrrrrreeeecccchhhhtstttsssggggeeee$sssCeee!a~aaeeeessss iiiiSSssttII oooohhhhnnnneeee
ZZZZuuuussssttlliiiimmmmmmmmuuuunnnngggg ddddeceessss VVVVеeeerrrrlll]aaaзggggssss uuuunnnn~mmzuu]HHjläiiissssssssiiiigggg uuuunnnndddd ssssttttrrrraaaaffffbbbbaaaarrrr.... DDDDaaaassss ggggiili!llltttt iiiinnnnssssbbbbeeeessssoooonnnnddddeeeerrrreeee frrШluuirrrr
VVVVеeeerrrrvvvviiiieеeellllfffпaaailillttttiiigggiguuuunnnпggggeeeеnnnп.,,. OOOÜbbbbeeeerrrrsssseeeettttzzzzuuuunnnnggggeeeennnn,,,, MMMМiiiikkkkrrrroоoovvvvеeeerrrrfffПIllllllmmmmuuuuпnnnggggеeeennnп uuuunnnndddd ddddiiiieeee EEEEiiiinnnnssssppppeeeeiiiieeechhhheeeerrrruuuunnnngggg
uuuunnnndddd VVVVeeeerrrraaaarrttbbbbeeeeiiiittttuuuunnnngggg iiiinnnn eeeelllleeeekkkkttttrrrroooonnnniiiisssscccchhhheeeennnn SSSSyyyysssstttteeeemmmmeeeennnn....
UUUUmmmmsssscccchhhhllllaaaaggggggggeeeessssttttaaaallllttttuuuunnnngggg:::: PPPPeeeetttteeeerrrI llLLeeeennnnzzzz,,,, WWWWiiiieeeessssbbbbaaaaddddeeeennnn
ISBN 978-3-528-04491-6 ISBN 978-3-322-86095-8 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-86095-8
v
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.............................................. 1
1.1 Zielsetzung des Buchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Vorgehensweise....................................... 1
1.3 Hardware........................................... 2
1.4 Kurzer geschichtlicher Dberblick liber die Entwicklung der
"computer graphics" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Benutzeranleitung ....................................... 4
2.1 Vorbereitungen....................................... 4
2.2 Erste Schritte mit PLOTGRAF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3 Eindimensionale Datensatze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15
2.4 Zweidimensionale Datensiitze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 32
2.5 Aufbereitung gespeicherter Graflken ......................... 70
2.6 Dreidimensionale Datensatze .............................. 78
3 Vorbemerkungen zur Programmierung und Hilfsmoduln .......... 95
3.1 Vorbemerkungen zur Programmierung ..................... . .. 95
3.2 Hilfsmoduln ......................................... 97
3.2.1 Text in der hochauflosenden Grafik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 97
3.2.2 Input-Routine................................... 100
3.2.3 Fehlermeldungen................................. 102
3.2.4 Dateiverkettung.................................. 103
3.2.5 Disketten-Inhaltsverzeichnis.......................... 105
3.2.6 Wahlfreie Dateien speichern und lesen ................... 106
3.2.7 Komplette Grafik speichern und laden ................. .. 107
3.2.8 Bildschirmsteuerzeichen............................. 109
4 Grafische und numerische Datendarstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 110
4.1 Eindimensionale Datensatze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 110
4.1.1 Datensatz-Erstellung............................... 110
4.1.1.1 Die Erstellung eindimensionaler Datensatze:
Prograrnm DATAlD.BAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 110
4.1.2 Grafische Datenausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 117
4.1.2.1 Grafische Datenausgabe in einem Histogramm:
Prograrnm PLOTHI.BAS ...................... 117
4.1.2.2 Grafische Datenausgabe mit einer Tortengrafik:
Prograrnm PLOTPl.BAS ............... 129
r • . • . ••
VI Inhaltsverzeichnis
4.2 Zweidimensionale Datensatze .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 140
4.2.1 Datensatz-Erstellung............................... 141
4.2.1.1 Die Erstellung zweidimensionaler Datensatze:
Programm DATA2D.BAS .................... " 141
4.2.1.2 Interpolation mit kubischen Splines: Programm
DATASP.BAS ........................... " 152
4.2.1.3 Approximation mit kubischen Splines:
Programm DATAAP~BAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 160
4.2.2 Graphische Datenausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 167
4.2.2.1 Graphische Datenausgabe in einem
zweidimensionalen kartesischen Koordinatensystem:
Programm PLOTXY .BAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 167
4.2.2.2 Graphische Datenausgabe mit einem
Balkendiagramm: Programm PLOTBA.BAS ........ " 182
4.2.2.3 Graphische Datenausgabe mit einer Tortengrafik:
Programm PLOTP2.BAS ...................... 194
4.3 Dreidimensionale Datensatze .............................. 201
4.3.1 Datensatz-Erstellung............................... 202
4.3.1.1 Die Erzeugung dreidimensionaler Datensatze:
Programm DATA3D.BAS ...................... 202
4.3 .1.2 Interpolation dreidimensionaler Datensatze mit
kubischen Splines: Programm DATANE.BAS ......... 209
4.3 .1.3 Berechnung von Hohenlinien aus dreidimensionalen
Datensatzen: Programm DATA3Z.BAS. . . . . . . . . . . .. 215
4.3.2 Graphische Datenausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 224
4.3.2.1 Graphische Datenausgabe im kartesischen
Koordinatensystem: Programm PLOT3D.BAS . . . . . . .. 224
4.3.2.2 Graphische Darstellung in Hohenlinienform:
Programm PLOT3Z.BAS ................. . . . .. 245
4.4 Hilfsprogramme ......................... '. . . . . . . . . . . . .. 254
4.4.1 Installation verschiedener Peripheriegerate:
Programm INST AL.BAS ............................ 254
4.4.2 Erweiterung und Veranderung gespeicherter Grafiken:
Programm PLOTKO.BAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 258
4.4.3 Verwaltung von Haupt-und Hilfsprogrammen:
Programm HELLO ................................ 267
5 Software-Hardware-Schnittstellen .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 277
5.1 Plotterschnittstelle PLOT.OVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 278
5.2 Druckerschnittstelle PRINT.OVR ........................... 287
5.3 Monitorschnittstelle SCREEN.OVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 289
Inhaltsverzeichnis VII
6 Ausblick und Erweiterungen .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 292
6.1 Interne Erweiterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 292
6.2 Externe Erweiterungen .................................. 294
6.3 Hinweise auf die Compilierung der Programme. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 295
6.4 tlbernahme auf andere Rechner ............................ , 296
Anhang 1: Glossar ........................................ 300
Anhang 2: Spezielle Speicherstellen im Apple II .................. 313
Anhang 3: PLOTGRAF -Fehlermeldungen 315
Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 318
Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 320
1 EINLEITUNG
1.1 Zielsetzung des Buchs
Dieses Buch ist als EinfUhrung in die Verarbeitung numerischer Daten in
grafischer und tabellarischer Form mit Hilfe eines Mikrocomputers yom
Typ APPLE II gedacht. Es wendet sich an zwei Gruppen von Interes
senten. Zum einen bietet es Praktikern und Wissenschaftlern, deren
Aufgabenbereiche sich mit den hier behandelten Problemstellungen iiber
schneiden, eine Sammlung kompletter ProblemlOsungen. Das in diesem
Buch vorgestellte Programmpaket deckt ein breites Spektrum der analyti
schen Grafik ab, wie es nur von einigen wenigen kommerziellen Pro
grammen geboten wird.
Zum anderen regt es durch das besondere Thema "Computergrafik" und
die ausfilhrliche Dokumentation der Programme zu eigenem Handeln an -
ein Umstand, der besonders in der Lehre und beim Selbststudium zweck
dienlich ist.
Die vorausgesetzten Mathematikkenntnisse entsprechen in etwa dem be
handelten Stoff bis zur Sekundarstufe II. Ferner sollten Grundkenntnisse
der Programmiersprache BASIC vorhanden sein.
1.2 Vorgehensweise
Das Buch ist in zwei Teile gegliedert, urn dem wei ten Anwenderkreis ge
recht zu werden: Es besteht zum einen aus einem "Bedienerteil", der sich
als Handbuch filr den mehr anwendungsorientierten Leser versteht und
der durch Tips und Hinweise die Arbeit mit PLOTGRAF erIeichtern will.
Der zweite Teil ab Kapitel 3 enthalt die softwaretechnischen Einzelheiten
zusammen mit FluBdiagrammen, Programmausdrucken, und - je nach Be
darf - kurzen Darstellungen mathematischer Grundlagen.
Beide Teile des Buchs sind nach der Anzahl der Felder pro Datensatz
untergliedert. Dieses Kriterium stellt keine wesentliche Einschrankung fUr
den praktischen Gebrauch dar, erIeichtert aber die Suche nach L6sungen
fUr bestimmte Problemstellungen.
Der Anhang des Buchs schlieBt ein Glossar mit ein, das viele der ver
wendeten Fachw6rter stichwortartig erIautert.
1m Text wird durch ein vorangestelltes Dollarzeichen angedeutet, daB es
sich bei der nachfolgenden Zeichenfolge urn eine Hexadezimalzahl han
de It; dagegen wird die dezimale Schreibweise nicht besonders hervor
gehoben. Bei der Beschreibung von Benutzereingaben bedeutet z.B. <A>,
daB an dieser Stelle die Taste A auf der Tastatur gedrilckt werden solI.
Eine Ausnahme bildet wegen der Darstellungsschwierigkeit der Hinweis
<RETURN>; tippen Sie in diesem Fall lediglich die 'Return' ("Wagen-
2 1 Einleitung
rucklauf")-Taste. Auf dem Bildschirm erscheinende Texte sind zur besse
ren Kennzeichnung in Schmalschrift gedruckt wie z.B.:
Bitte wahlen Sie eine der folgenden Moglichkeiten: _
wahrend die Stellung des Zeigers (,Cursors') mit dem Zeichen _ markiert
wird ..
1.3 Hardware
Das Programmpaket kann modular an die vorhandene Peripherie angepaBt
werden. Ais Mindestausstattung empfehlen wir neben dem Standard
APPLE II+ oder einem kompatiblen Rechner mit 48 KB RAM und dem
Betriebssystem DOS 3.3 zwei Diskettenlaufwerke und die Moglichkeit
einer 80-spaltigen Textausgabe mit deutschem Zeichensatz.
Ein Matrixdrucker zur Auflistung der Daten und zur Ausgabe von Grafi
ken auf Papier wird aber fUr den mehr anwendungsbezogenen Leser un
entbehrlich sein. Fur die Bearbeitung sehr langer Dateien empfiehlt sich
die Verwendung eines Festplattenlaufwerks. Wer jedoch aIle Moglichkei
ten des hier vorgestellten Programmpakets ausschopfen will, wird urn die
Installation eines Plotters und eines Farbbildschirms nicht herumkommen.
PLOTGRAF geht davon aus, daB sich die Ansteuerelektronik (Interface)
fUr den Drucker in Steckverbindung (Slot) 1, das Interface fur den Plotter
in Slot 2 und die AnschluOelektronik fUr ein externes Terminal bzw. die
80-Zeichen-Karte in Slot 3 befinden und daO der Controller fur die
Diskettenlaufwerke in Slot 6 installiert ist. Diese Steckverbindungs
Konfiguration wird auch von den meisten Anwenderprogrammen unter
stutzt. Die genannte Zuordnung kann jedoch zur Anpassung an spezielle
Anforderungen in einfacher Weise in weiten Grenzen verandert werden.
1.4 Kurzer geschichtlicher Uberblick der Entwicklung der "computer gra-
phics"
Sieht man von durch Analogrechnern erzeugte Oszillografien ab, die in
gewisser Weise ebenfalls als "Computergrafiken" bezeichnet werden kon
nen, muss en die Anfange der Computergrafik mit dem Aufkommen digi
taler Rechenanlagen gleichgesetzt werden. Obwohl die Anzeige zunachst
nur auf Braunschen Rohren erfolgte, konnte bald schon mit Plottern
gearbeitet werden (CALCOMP-Trommelplotter ab 1958). Bereits Mitte
der sechziger Jahre wurden dann schon die ersten CAD-Systeme instal
liert.
Dieses zunachst homogene Gebiet "Computergrafik" spaltete sich jedoch
bald in mehrere eigenstandige Teilgebiete, deren Grenzen sehr flieOend
verlaufen. In dies em Zusammenhang sind zu nennen:
1.4 Kurzer geschichtlicher Vberblick 3
- die Bildverarbeitung mit dem Rechner ("picture processing"), die in der
medizinischen Diagnostik eine weite Verbreitung finden wird;
- die "Animation", d.h. die Erzeugung bewegter Bilder mit Rechnerhilfe,
die in jiingster Zeit groBe Bedeutung bei der Produktion aufwendiger
Science-Fiction-Filme und bei der Simulation dynamischer Vorgange
erlangt hat (beispielsweise bei der Ausbildung von Piloten und in der
militarischen Anwendung);
- das computergestiitzte Zeichnen und Konstruieren, kurz CAD (~omputer
~ided gesign) genannt, das als Teildisziplin des CIM (~omputer inte
grated manufacturing) die Arbeit des technischen Zeichners oder Kon
strukteurs durch geeignete Programme mit wesentlich geringerem Zeit
aufwand und Personaleinsatz ersetzt;
- die analytische Grafik, deren Aufgabe darin besteht, mathematische
Zusammenhange grafisch darzustellen. Dieses Gebiet kommt in diesem
Buch ausschlieBlich zur Sprache.
- die Computerkunst. Sie kann man noch am ehesten in die Nachbar
schaft der analytischen Grafik einordnen. Von den einen als Spielerei
abgetan, von andern als Ausdruck der menschlichen Kreativitat mit an
deren Mitteln bewundert, entwickelte sie sich von geometrischen Zu
fallsmustern in ihrer Friihzeit zu hoch komplexen, zweidimensionalen
Objekten wie etwa den Bildern aus dem Institut fiir Mathematik und
Datenverarbeitung an der Universitat Bremen, die neben ihrer Aussage
kraft fiir den Wissenschaftler durchaus auch asthetische Qualitaten in
sich bergen (siehe [FRAC]).
