- 39 -

Введение

Программирование называют составление программ для вычислительной машины, описывающий алгоритм решения определенной задачи.

Процесс программирования связан с построением алгоритмов. Поэтому программирование – это создание алгоритма решения задачи и его представление в виде программы.

Начальные понятия: задача, алгоритм, программа, вычислительная машина.

Задача определяется совокупностью материальных объектов. Некоторые из объектов считаются данными, а некоторые другие подлежат определению, т.е. задача определяется входными данными и связями между ними.

Объектами бывают числа (целые, дробные, вещественные, комплексные). В этом случае говорят о вычислении задачи. Объекты могут быть текстовыми и логическими. Совокупностью всех перечисленных объектов характеризуются задачи обработки ведомостей, банковских счетов, задачи анализа различных текстов.

Понятия алгоритма относится к числу первичных неопределяемых.

Алгоритм- это строгая и четкая конечная система правил, которая определяет последовательность действий над некоторыми объектами и после конечного числа шагов приводит к решению задачи.

Поясним понятие действия. Под действием понимают нечто, что имеет конечную продолжительность и приводит к желаемому результату.

Каждое действие предполагает направление некоторого объекта, над которым это действие совершится и, по изменению состояния которого можно судить о результате действия. Действие должно быть таким, чтобы его можно было описать с помощью некоторого языка, т.е. инструкция.

Инструкции, записанные таким образом, чтобы они были «понятны» вычислительной машины, представляющей собой программу.

Исполнителем действий согласно заданным инструкциям является процессор. Это определение кто является исполнителем- человек или вычислительная машина.

В вычислительной машине выделяют два компонента:

• Запоминающее устройство

• Процессор

Работа вычислительной машины управляется программой. Американский математик Джон фон Нейман предложил вводить программу и объекты в память машины, таким образом, в памяти в закодированном виде содержатся программа и объекты, над которыми по программе вычислительная машина выполняет операции. Такой принцип был назван принципом хранимой программы. В результате программу можно рассмотреть как объект воздействия. Программа теперь может перерабатывать себя и изменяться по мере необходимости в зависимости от результата вычисления. Процессор объединяет арифметические и логические устройства. Во время работы данные читаются из памяти, а результаты заносятся в память. Вычислительная машина выступает в роли исполнителя программы. Вычислительная машина – это автомат, который выполняет вычислительную работу по точно предписанным правилам (инструкции). Кроме того, вычислительная машина может за короткое время выполнять длинные последовательности команд, содержащие многообразные комбинации элементарных действий.

1.Этапы программирования.

Процесс подготовки задачи к решению на вычислительной машине условно включают в себя этапы:

1. Материальная формулировка задачи

2. Выбор метода решения задач

3. Разработка алгоритма

4. Описание алгоритма на алгоритмическом языке (полученная программа)

5. Тестирование программы

6. Проведение расчетов, анализ результатов

Некоторые из этапов могут быть исключены самой постановкой задачи.

Первый этап составляет в анализе проблемы и в построении материальной модели, или в точной постановке задачи. На основании выделенных закономерностей, характеризующих моделируемое явление, уточняются входные и выходные данные в связи между ними.

«Материальная модель- приближенное описание какого-либо класса явлений внешнего мира, выраженную с помощью материальной символики».(А.И.Тихонов)

Таким образом, на этапе материальной формулировки задания описываются в виде некоторой материальной конструкции.

Второй этап состоит в решении поставленных материальных заданий. Материальная модель уже можно изучать чисто математическими методами, не вдаваясь в физическую природу объекта. Другими словами, необходимо выбрать метод решения задачи, с помощью которого разработать алгоритм решения.(третий этап)

Далее следует представить алгоритм в таком виде, чтобы вычислительная машина могла его выполнить(4 этап).Для этого нужно разбить алгоритм на элементарные операции, которые умеет выполнять машина, и записать каждую такую операцию на языке, понятном этой машине, т.е. представить алгоритм в виде программы.

Для большинства задач, встречающихся на практике, точных методов решения нет или они представляются громоздкими функциями. Для их решения применяются численные методы. Результаты решения могут быть получены с той или иной степенью точности, которая зависит от того, насколько удачно выбрана материальная модель, от точности задания входных данных, от алгоритма решения задачи, от тех вычислительных средств, с помощью которых она решиться.

Как следует из анализа приведенных этапов, основная работа выполняется человеком без использования вычислительной машины. Фундаментальные идеи, лежащие в основании конструирующихся алгоритмов( в конечном итоге программ), можно объяснить и понять, не упоминая при этом вычислительную машину. Перечисленные этапы определяют процесс программирования. Программирование –дисциплина многоплановая, оно соединяет множество нетривиальных проблем, требующих теоретического фундамента и систематического подхода. Интересные исследования и слабые проблемы возникают тогда, когда программы достигают определенной сложности и больших размеров.