Теория и методика преподавания раздела "Алгоритмизация и программирование" в школьном курсе информатики
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?ледующем этапе.
.3.2 Характеристики величин
Компьютер работает с информацией. Информация, обрабатываемая компьютерной программой, называется данными. Величина - это отдельный информационный объект, отдельная единица данных. Команды в компьютерной программе определяют действия, выполняемые над величинами. По отношению к программе данные делятся на исходные, результаты (окончательные данные) и промежуточные данные, которые получаются в процессе вычислений (рис. 6).
Рис. 6. Уровни данных относительно программы
Например, при решении квадратного уравнения: ах2 + bx + с = 0, исходными данными являются коэффициенты a, b, c; результатами - корни уравнения: ; промежуточным данным - дискриминант уравнения: .
Важнейшим понятием, которое должны усвоить ученики, является следующее: всякая величина занимает свое определенное место в памяти ЭВМ - ячейку памяти. В результате в сознании учеников должен закрепиться образ ячейки памяти, сохраняющей величину. Термин ячейка памяти рекомендуется употреблять и в Дальнейшем для обозначения места хранения величины.
У всякой величины имеются три основных характеристики: имя, значение и тип. На уровне машинных команд всякая величина идентифицируется адресом ячейки памяти, в которой она хранится, а ее значение - двоичный код в этой ячейке. В алгоритмах и языках программирования величины делятся на константы и переменные.
Константа - неизменная величина и в алгоритме она представляется собственным значением, например: 15, 34.7, k, true и пр. Переменные величины могут изменять свои значения в ходе выполнения программы и представляются символическими именами - идентификаторами, например: X, S2, cod 15 и пр. Однако ученики должны знать, что и константа, и переменная занимают ячейку памяти, а значение этих величин определяется двоичным кодом в этой ячейке.
Теперь о типах величин - типах данных. С понятием типа данных ученики уже могли встречаться, изучая базы данных и электронные таблицы. Это понятие является фундаментальным для программирования. Поэтому в данном разделе базового курса происходит возврат к знакомому разговору о типах, но на новом уровне.
В каждом языке программирования существует своя концепция типов данных, своя система типов.
Однако в любой язык входит минимально-необходимый набор основных типов данных, к которому относятся следующие: целый, вещественный, логический и символьный.
С типом величины связаны три ее свойства; множество допустимых значений, множество допустимых операций, форма внутреннего представления (табл. 1).
Таблица 1 Свойства основных типов данных
ТипЗначенияОперацииВнутреннее представлениеЦелыйЦелые положительные и отрицательные числа в некотором диапазоне. Примеры: 23, -12. 387Арифметические операции с целыми числами: +, -, х. целое деление и остаток от деления. Операции отношений (, = и др.)Формат с фиксированной точкойВещественныйЛюбые (целые и дробные) числа в некотором диапазоне. Примеры: 2,5, -0,01, 45,0, 3.6 ^109Арифметические операции: +, -, х, /. Операции отношенийФормат с плавающей точкойЛогическийTrue (истина), False (ложь)Логические операции: И (and), ИЛИ (or), HE (not). Операции отношений1 бит: 1 - true; 0 - falseСимвольныйЛюбые символы компьютерного алфавита. Примеры: a, 5, +, $Операции отношенийКоды таблицы си мвольной коди ровки. 1 символ - 1байт
Типы констант определяются по контексту (т.е. по форме записи в тексте), а типы переменных устанавливаются в описании переменных.
Есть еще один вариант классификации данных: классификация по структуре. Данные делятся на простые и структурированные. Для простых величин (их еще называют скалярными) справедливо утверждение: одна величина - одно значение. Для структурированных: одна величина - множество значений. К структурированным величинам относятся массивы, строки, множества и др. В разделе базового курса Введение в программирование структурированные величины могут не рассматриваться.
Действия над величинами, определяемые алгоритмом (программой), основываются на следующей иерархии понятий: операция - выражение - команда, или оператор - система команд (рис. 7).
Рис. 7. Средства выполнения действий над величинами
Операция - простейшее законченное действие над данными. Операции для основных типов данных перечислены в приведенной выше таблице.
Выражение - запись в алгоритме (программе), определяющая последовательность операций для вычисления некоторой величины,
Команда - входящее в запись алгоритма типовое предписание исполнителю выполнить некоторое законченное действие. Команды присваивания, ввода, вывода называются простыми командами; команды цикла и ветвления - составными, или структурными, командами.
В языках программирования строго определены правила записи операций, выражений, команд. Эти правила составляют синтаксис языка. При описании алгоритма в виде блок-схемы или на алгоритмическом языке строгое соблюдение синтаксических правил не является обязательным. Программист пишет алгоритм для себя как предварительный этап работы перед последующим составлением программы. Поэтому достаточно, чтобы смысл алгоритма был понятен его автору. В то же время в учебном процессе требуется некоторая унификация способа описания алгоритма для взаимопонимания. Однако еще раз подчеркнем, что эта унификация не так жестко формализована, как в языках программирования.
Следует иметь в виду, что и в описаниях алгоритмов нужно ориент