Занятие 10 по информатике

Решение любой задачи с использованием компьютера делится на следующие этапы:

1.    Постановка задачи. На этом этапе должно быть чётко определено, что дано, т.е. определить полный набор исходных данных, и что требуется найти.  

2.    Формализация задачи. На этом этапе задача переводится на язык математических формул, уравнений, отношений. При формализации реального объекта, явления строится его математическая модель.

3.    Построение алгоритма. Алгоритм – система точных и понятных предписаний (команд, инструкций, директив) о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения задачи. Часто опытные программисты обходят этот этап, но в учебных целях полезно построить алгоритм решения задач, а затем перевести его на язык программирования.

4.    Составление программы на языке программирования. 

5.    Отладка и тестирование программы.

6.    Проведение           расчётов      и         анализ          полученных результатов.

 Первые три этапа – это работа без компьютера. Этапы 4-6 собственно и относятся к процессу программирования. Основой программистской грамотности является развитое алгоритмическое мышление.  

Алгоритм является одним из фундаментальных понятий в информатике. Сам термин «алгоритм» пришёл из математики. Это слово происходит от «Algorithmi» - латинского написания имени выдающегося математика средневекового Востока Мухамеда альХорезми (787-850).

В качестве исполнителя алгоритмов можно рассматривать человека, любые технические устройства, среди которых особое место занимает компьютер. Компьютер может выполнять только точно определенные операции, в отличие от человека, получившего команду и имеющего возможность сориентироваться в ситуации.  

Алгоритм обладает следующими свойствами:

1.            Дискретность (от лат. discretus – разделённый, прерывистый) указывает, что любой алгоритм должен состоять из конкретных отдельных действий, следующих в определенном порядке.  

2.            Детерминированность (от лат. determinate – определённость, точность) указывает, что любое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае.  

3.            Конечность определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения.

4.            Результативность требует, чтобы в алгоритме не было ошибок, т.е. при точном исполнении всех команд процесс решения задачи должен прекратиться за конечное число шагов и при этом должен быть получен ответ.

5.            Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных (разработка в общем виде).

В 1969 году голландским учёным-программистом Эдсгером В. Денстрой (1930-2002) было доказано, что алгоритм для решения любой логической задачи можно составить только из структур следование, ветвление, цикл. Методика программирования, основанная на этой теореме, называется  структурным программированием. 

Рассмотрим способы представления алгоритмов: словесный (с помощью естественного языка в устной или письменной форме), формульно-словесный (с помощью математических, химических и других формул, со словесными пояснениями), графический (в виде графических схем – блок-схем), программный (представление алгоритмов на языке программирования) и другие.

Блок-схемы являются одним из удобных графических способов представления алгоритмов. Блок-схема состоит из блоков, соединенных линиями. Чаще всего используются блоки следующих типов:

-  выполнение операции;

-  выбор        направления             выполнения алгоритма      в          зависимости от  выполнения условия;

-  ввод/вывод данных;

-  начало и конец алгоритма.

Базовые алгоритмические структуры

В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе.  

Основой программистской грамотности является развитое алгоритмическое мышление. Алгоритм для решения любой логической задачи можно составить из базовых структур: следование (линейный), ветвление, цикл. Методика программирования, основанная на этом высказывании, называется  структурным программированием.

Чётко реализовать идеи структурного программирования и структурной организации данных позволяет язык программирования Паскаль.  Паскаль - язык профессионального программирования, который назван в честь французского математика и философа Блеза Паскаля и разработан в 1968-1971 годах Никлаусом Виртом. Первоначально был разработан для обучения, но вскоре стал использоваться для разработки программных средств в профессиональном программировании.  

 Для повышения качества и скорости разработки программ в 80-е годы была разработана система программирования Турбо Паскаль. Систему программирования Турбо Паскаль называют интегрированной средой программирования, т.к. она включает в себя:

текстовый редактор – для создания и редактирования текстов программ,

компилятор (компиляция - перевод программы с высокоуровневого языка программирования, в данном случае с Паскаля, в машинный код, который может быть непосредственно выполнен центральным процессором), отладчик (отладка

—         этап     разработки компьютерной программы, на котором   обнаруживают, локализуют    и             устраняют

ошибки),  

и      имеет дополнительные сервисные возможности.  

Для запуска интегрированной среды программирования нужно установить текущим каталог с Турбо Паскалем и ввести команду: turbo.exe. Окно самой программы содержит полосу меню (верхняя строка), область окна и строку статуса (строка внизу области окна).

Для входа в меню можно воспользоваться одним из способов: с помощью "мышки" или с помощью клавиши F10. О том, что вы в меню свидетельствует курсор - прямоугольник зеленого цвета.

Общие горячие клавиши:

F1 - выводит окно помощи;

F2 - сохраняет файл активного окна;

F3 - появление диалогового окна и возможность открыть файл;

F4 - запускает программу до строки, на которой стоит курсор;

F5 - масштабирует диалоговое окно;

F6 - переходит к следующему открытому окну;

F7 - запускает программу в режиме отладки с заходом внутрь процедур;

F8 - запускает программу в режиме отладки, минуя вызов процедур; F9 - компилирование программы в текущем окне; F10 - возвращение в меню.

Команды меню File (Файл):

Open (Открыть) - F3 - открыть существующий файл (при активизации этой опции появляется окно со списком файлов, где можно выбрать необходимый),

New (Новый) - создать новый файл (очищает память редактора и переводит в режим создания нового файла, которому присваивается имя Noname.pas; имя можно изменить при записи файла на диск),

Save (Сохранить) - F2 - сохранить файл (переписывает файл из памяти редактора на диск),

Save as (сохранить как…) - сохранить с новым именем,

Save all (Сохранить всё) - сохранить все в окнах (записывает содержимое всех окон редактора в соответствующие файлы),

Change dir (Сменить каталог) - смена каталога (позволяет        изменить      установленный         по

умолчанию диск или каталог),

Print - печать файла,

Get info - выдача информации о текущем состоянии программы и используемой памяти,

DOS Shell - выход в DOS без выгрузки из памяти (для возврата ввести команду exit),

Exit  (Выход) – Alt+X - выход и выгрузка из памяти.

Контрольные вопросы:

1.    Из каких этапов строится решение задачи на компьютере? Какие из перечисленных этапов можно решать без применения компьютера.

2.    Опишите подробнее этапы решения задач на компьютере.

3.    Что такое алгоритм? Откуда произошло название «алгоритм»?

4.    Опишите основные свойства алгоритмов.

5.    Назовите базовые типы алгоритмических структур. Опишите их кратко.

Используемые источники:

1.     Семакин И.Г. Информатика. Базовый уровень: учебник для 10 класса / И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер, Т.Ю. Шеина.-3е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014

2.     Семакин И.Г. Информатика. Углублённый уровень: учебник для 10 класса: в 2 ч. Ч. 1 / И.Г. Семакин, Е.К., Т.Ю. Шеина, Л.В. Шестакова.-3-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014

3.     Поляков К.Ю., Шестаков А.П., Еремин Е.А. Информатика и ИКТ. 10 класс: профильный уровень -  Учебник. — М.: Сети, 2011. — 274 с.

4.     http://www.5byte.ru/8/0004.php - Информатика на пять. Компьютер как универсальное устройство обработки информации.

5.     Фатеева Н.М. Арифметические и логические основы компьютера: учебно-методические указания / Н.М. Фатеева,

О.А. Возилкина,  Н.В. Тумбаева. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. 53 с.

6.     Острейковский В.А. Информатика. Теория и практика: Учеб. пособие / В.А. Острейковский, И.В. Полякова. – М.: Издательство Оникс, 2008. – 608 с.