Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Информатика» Новочеркасск 2007

Вид материала

Методические указания

Содержание 1.4. Хранение информации в памяти компьютера 2.1. Понятие алгоритма 2.2. Свойства алгоритма 2.3. Способы описания алгоритмов Символы, употребляемые в блок-схемах Предопределенный процесс Межстраничный соединитель Линия потока Название символа Предопределенный процесс 2.4. Алгоритмические конструкции Алгоритм циклической структуры 2.5. Виды циклов Пример вложенных циклов «для». Пример вложенных циклов «пока» Алгоритмический язык Язык блок - схем 2.6. Основные понятия алгоритмического языка. Описание языка Символы языка 2.7. Этапы решения задач на ЭВМ ... Полное содержание

Подобный материал:

• Методические указания по выполнению контрольной работы по курсу, 260.49kb.
• Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «биржевое дело», 156.97kb.
• Методические указания и задания к выполнению контрольной работы по дисциплине, 246.08kb.
• Методические указания по выполнению контрольной работы №2 по дисциплине Информатика, 278.17kb.
• Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы Для студентов, 403.35kb.
• Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Материаловедение», 319.29kb.
• Методические указания по выполнению контрольной работы №1 по дисциплине Информатика, 390.61kb.
• Методические указания по выполнению контрольной работы для самостоятельной работы студентов,, 601.04kb.
• Методические указания к изучению дисциплины и выполнению контрольной работы для студентов, 196.81kb.
• Методические указания по выполнению контрольной работы, варианты контрольной работы, 238.53kb.

1.4. Хранение информации в памяти компьютера


Любая информация в памяти ПЭВМ хранится в виде файлов (File). Письмо, программа, рисунок, последовательность команд - все это будет представлено файлами.

Блок данных, объединенный по какому-то признаку и хранящийся на магнитном дис­ке, называется файлом.

Каждому файлу присваивается имя, в записи которого может быть от 1 до 8 символов (без пробелов). Это строчные и прописные латинские буквы, цифры и некоторые слу­жебные символы ($,-,@,_,#,~,&,%,).

Дополнительно к имени указывают так называемое расширение из 1-3 символов, отде­ляемых от имени точкой.

Например, ALEX, tema-l.doc.

В Windows допустимы имена файлов, содержащие до 255 символов, включая пробелы и русские буквы.

Перед именем файла может стоять символическое имя диска, на котором он находит­ся.

Например, запись С\:as.bas означает, что файл as.bas находится на диске С:

Обычно под именем файла понимают его имя вместе с расширением. Как и для имени, выбор расширения - личное дело пользователя, однако общепринятыми расширениями, указывающими тип файла, его происхождение, назначение или принадлежность файла к какой-либо группе являются:

.ТХТ - текстовый файл;

.BAS - программа, написанная на языке BASIC;

.EXE - программа готовая к выполнению;

.СОМ - набор команд для выполнения

и другие.

Файлы содержат информацию в форме, удобной для компьютера. Различают про­граммные файлы, файлы данных, документы, табличные, графические и другие. Тип файла определяется его внутренней структурой, а не присвоенным расширением (если на­звать файл ТЕХТ.ЕХЕ, он не станет выполняемой программой).

На диске может находиться множество файлов, и возникают трудности с их просмот­ром: и систематизацией. Для разрешения этой проблемы на каждом диске создают ката­логи. Может быть несколько вложенных друг в друга каталогов, один из которых называ­ют корневым и обозначают \.

Требования к выбору имени каталога те же, что к имени файла, но без записи расши­рения. Использование подкаталогов исключает работу с огромным списком файлов, дает возможность повторять имя файла на одном и том же диске, но в разных каталогах.

Если Вам требуется файл не из текущего каталога (с которым в данный момент рабо­таете), то необходимо указать путь от корневого каталога диска к нужному файлу.

Например, если необходимо запустить на выполнение файл pokеr.exe, который находится в каталоге POKER, то полный путь к нему может иметь вид C:\GAME\POKER\poker.exe.

Здесь символ \ используется как разделитель записей. Каталог, который содержит подка­талог, называют родительским. Так, для каталога POKER родительским будет каталог GAME, а для подкаталога GAME родительским будет корневой.

Вы будете выполнять различные операции с файлами. Для их выполнения с группой файлов употребляют шаблоны (символы) * и ?. Символ ? употребляется для замены лю­бого символа, а символ * для замены любого числа символов.

Например, запись:

- ТОМ.?? означает, что рассматриваются файлы с именем ТОМ, имеющие двухсимвольное рас­ширение;

- *.txt- все файлы с расширением txt;

- *.* означает, что речь идет о всех файлах.

Использование шаблона имени файла значительно ускоряет поиск файлов, упрощает выполнение групповых операций.


2. алгоритм. алгоритмические конструкции


2.1. Понятие алгоритма


алгоритм – любая последовательность действий преобразования информации (данных).

Слово алгоритм произошло от algorithm - латинского написания слова Аль - Хорезми, под которым в средневековой Европе знали величайшего математика из Хорезма (город в современном Узбекистане) Мухамеда бен Мусу, жившего в 783-850 гг. в своей книге "Об индийском счете". Он изложил правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действия над ними "столбиком", знакомые теперь каждому школьнику. В XII веке эта книга была переведена на латынь и получила широкое распространение в Европе.

Алгоритм должен содержать только те действия, которые допустимы для исполнителя, которому предназначается данный алгоритм.

Для алгоритмов, встречающихся в математике, средой того или иного исполнителя могут быть числа разной природы – натуральные, целые, рациональные, действительные и т.д., буквы и буквенные выражения, уравнения и тождества и т.п. Исходные данные и результаты любого алгоритма всегда принадлежат сфере того исполнителя, для которого предназначен алгоритм.


2.2. Свойства алгоритма


При введении понятия "алгоритм" было употреблено слово "называют", это введение нельзя считать строгим определением - не вполне ясно, что такое точное предписание или, скажем, последовательность действий, обеспечивающая получение требуемого результата.

Свойства алгоритма:

1. Дискретность. Дискретность алгоритма означает, что он исполняется по шагам: каждое действие, предусмотренное алгоритмом, исполняется только после того, как закончилось исполнение предыдущего.

2. Определённость. на каждом шаге однозначно определено преобразование объектов среды исполнителя, полученных на предшествующих шагах алгоритма.

3. Результативность. Это свойство подразумевает, что каждый шаг (и алгоритм в целом) после своего завершения даёт среду, в которой все имеющиеся объекты однозначно определены. Если по каким - либо причинам это невозможно, то алгоритм должен сообщать, что решение задачи не существует.

Свойство результативности обычно подразумевает конечность алгоритма, т. е. завершение его работы за конечное число шагов (при этом количество шагов может быть заранее не

известным и различным для разных исходных данных).

4. Понятность. Алгоритм должен быть понятен не только автору, но и исполнителю. Каждый шаг алгоритма обязательно представляет собой какое-либо допустимое действие исполнителя. Это свойство алгоритма называют понятностью.

5. Массовость. Оно означает, что имеется некоторое множество данных, которые могут обрабатываться алгоритмом, или данный алгоритм может быть применен для решения любой задачи одного типа.

2.3. Способы описания алгоритмов


Алгоритмы можно записывать не только при помощи слов. В настоящее время различают несколько способов описания алгоритмов:

• Словесный, т.е. записи на естественном языке, описание словами последовательности выполнения алгоритма.
  

Пример. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел.

Алгоритм может быть следующим: задать два числа; если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма; определить большее из чисел; заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел; повторить алгоритм с шага

• Формульно-словесный, аналогично пункту 1, плюс параллельная демонстрация используемых формул. В качестве примера можно привести ведение лекций преподавателем (словесный способ) с одновременной записью формул на доске (формульный).
  
• Графический, т.е. с помощью блок-схем. Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным. При графическом исполнении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой блочных символов, каждый из которых соответствует выполнению одного из действий. Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий.
  

Символы, употребляемые в блок-схемах:

	- Начало (конец): начало или конец алгоритма.
	- Ввод данных с клавиатуры.
	- Ввод (вывод): операция ввода-вывода, в результате которой происходит чтение данных с определенного носителя информации и их преобразование.
	- Процесс: выполнение операций или группы операций, в результате которого изменяется значение данных. Этот блок описывает операцию присвоения.
	- Предопределенный процесс (подпрограмма)? использование ранее разработанного алгоритма как составную часть данного алгоритма.
нет да		- Решение: определение выбора направления выполнения алгоритма в зависимости от условия, записанного внутри блока. На каждой линии, выходящей из блока, записываются слова «да» или «нет», которые указывают направление выполнения программы в зависимости от условия. Принято, что направление «да» идет вниз.
		- Модификация: циклический вычислительный процесс, внутри записывается заголовок цикла.
		- Документ: вывод данных (результатов) на бумажный носитель (принтер).
		- Документ: вывод данных (результатов) на экран монитора (дисплей).
		- Соединитель: осуществляет связь между прерванными линиями потока.
		- Межстраничный соединитель: осуществляет связь между частями алгоритма, расположенного на соседних страницах.
		- Линия потока: осуществляет связь между графическими символами блок схемы.
		- Комментарий: пояснения к операции, содержащейся в блоке.

• Программный - тексты на языках программирования.
  

cls

input a, b

c = a + b

print c


графический способ. Этот способ позволяет увидеть алгоритм со всеми его ветвлениями и возвратами. Такое представление называют блок - схемой. Блок схема состоит из отдельных геометрических фигур. Для удобства все блочные символы можно свести в единую таблицу:

Название символа	Обозначение	Пояснение
Процесс		Вычислительное действие или последовательность действий
Решение	нет a < b да	Проверка условий
Модификация		Начало цикла
Предопределенный процесс		Вычисления по подпрограмме, стандартной подпрограмме
Ввод – Вывод		Ввод-вывод в общем виде
Начало – Конец		Начало, конец алгоритма, вход и выход в подпрограмму
Документ		Вывод результатов на печать

«Процесс» применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значение, форму представления или размещения данных. Для улучшения наглядности схемы несколько отдельных блоков обработки можно объединять в один блок. Представление отдельных операций достаточно свободно.

«Решение» используется для обозначения переходов управления по условию. В каждом блоке "решение" должны быть указаны вопрос, условие или сравнение, которые он определяет.

«Модификация» используется для организации циклических конструкций. Слово модификация означает видоизменение, преобразование. Внутри блока записывается параметр цикла, для которого указываются его начальное значение, граничное условие и шаг изменения значения параметра для каждого повторения.

« Предопределенный процесс» используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращений к библиотечным подпрограммам.


2.4. Алгоритмические конструкции


В зависимости от условий и математической модели задачи схема алгоритма может иметь следующие структуры:

• линейную
  
• разветвляющуюся
  
• циклическую
  

Алгоритм линейной структуры – алгоритм, символы которого изображены на схеме в той последовательности, в которой должны быть выполнены предписываемые действия.

Такой порядок выполнения действий называют естественным.

Алгоритмический язык Язык блок – схем



Д
Действие 1

ействие 1


Действие 2


Действие 2

...

Д
Действие n

ействие n

Алгоритм разветвленной структуры – алгоритм, в котором последовательность действий зависит от результата проверки какого-либо условия, т.е. такая структура обеспечивает в зависимости от результата проверки условия (да или нет) выбор одного из альтернативных путей работы алгоритма. Каждый из путей ведет к общему выходу, так что работа алгоритма будет продолжаться независимо от того, какой путь будет выбран.

Разветвленная структура существует в четырех основных вариантах:

если - то;

если - то - иначе;

выбор;

выбор - иначе.

Алгоритм циклической структуры – алгоритм, в котором предусмотрено неоднократное выполнение одной и той же последовательности действий. Эту последовательность называют циклом.


2.5. Виды циклов

• Цикл типа «пока». Предписывает выполнять тело цикла до тех пор, пока выполняется условие, записанное после слова пока.
  

Алгоритмический язык Язык блок – схем




нц

пока (условие)


тело цикла (последовательность действий)

кц

• Цикл типа «для». Предписывает выполнять тело цикла для всех значений некоторой переменной (параметра цикла) в заданном диапазоне.
  

Алгоритмический язык Язык блок – схем

нц


для i от i1 до i2


тело цикла (последовательность действий)

кц


Циклы бывают также итерационными. Их особенность в том, что число повторений операторов цикла заранее неизвестно. Для его организации используют оператор пока. Выход из итерационного цикла осуществляется в результате выполнения условия. На каждом шаге вычислений происходит последовательное приближение и проверка условия достижения искомого результата. Возможны случаи, когда внутри тела цикла необходимо повторять некоторую последовательность операторов, т. е. организовать внутренний цикл. Такая структура получила название цикла в цикле или вложенных циклов. Глубина вложения циклов (то есть количество вложенных друг в друга циклов) может быть различной. При использовании такой структуры для экономии машинного времени необходимо выносить из внутреннего цикла все операторы во внешний, которые не зависят от параметра внутреннего цикла.


Пример вложенных циклов «для». Вычислить сумму элементов заданной матрицы А(5,3).

Алгоритмический язык Язык блок - схем

нц

для i от 1 до 5

нц

для j от 1 до 3

S = S + A [ i , j ]

кц


Пример вложенных циклов «пока». Вычислить произведение тех элементов заданной матрицы A(10,10), которые расположены на пересечении четных строк и четных столбцов.

Алгоритмический язык Язык блок - схем

i = 2 : P = 1

нц

пока i < = 10

j = 2

нц

пока j < = 10

P = P * A [ i , j ]

j = j + 2

кц

i = i + 2

кц


2.6. Основные понятия алгоритмического языка.

Состав языка


Обычный разговорный язык состоит из четырех основных элементов: символов, слов, словосочетаний и предложений. Алгоритмический язык содержит подобные элементы, только слова называют элементарными конструкциями, словосочетания - выражениями, предложения – операторами. Символы, элементарные конструкции, выражения и операторы составляют иерархическую структуру, поскольку элементарные конструкции образуются из последовательности символов, выражения – это последовательность элементарных конструкций и символов, а оператор – последовательность выражений, элементарных конструкций и символов.

Описание языка есть описание четырех названных элементов. Описание символов заключается в перечислении допустимых символов языка. Под описанием элементарных конструкций понимают правила их образования. Описание выражений – это правила образования любых выражений, имеющих смысл в данном языке. Описание операторов состоит из рассмотрения всех типов операторов, допустимых в языке. Описание каждого элемента языка задается его синтаксисом и семантикой. Синтаксические определения устанавливают правила построения элементов языка. Семантика определяет смысл и правила использования тех элементов языка, для которых были даны синтаксические определения.

Символы языка – это основные неделимые знаки, в терминах которых пишутся все тексты на языке.

Элементарные конструкции – это минимальные единицы языка, имеющие самостоятельный смысл. Они образуются из основных символов языка.

Выражение в алгоритмическом языке состоит из элементарных конструкций и символов, оно задает правило вычисления некоторого значения.

Оператор задает полное описание некоторого действия, которое необходимо выполнить. Для описания сложного действия может потребоваться группа операторов. В этом случае операторы объединяются в составной оператор или блок.

Действия, заданные операторами, выполняются над данными. Предложения алгоритмического языка, в которых даются сведения о типах данных, называются описаниями или неисполняемыми операторами.

Объединенная единым алгоритмом совокупность описаний и операторов образует программу на алгоритмическом языке.

2.7. Этапы решения задач на ЭВМ


Решение задачи разбивается на этапы:

1. Постановка задачи. При постановке задачи выясняется конечная цель и вырабатывается общий подход к решению задачи. Выясняется сколько решений имеет задача или имеет ли она их вообще. Изучаются общие свойства рассматриваемого физического явления или объекта, анализируются возможности данной системы программирования.