Основы алгоритмизации. Этапы решения задачи на компьютере. Понятие алгоритма. Свойства алгоритма. Способы записи алгоритма.
Этапы решения задач на ЭВМ.
Решение задачи разбивается на этапы:
Постановка задачи
Формализация (математическая постановка)
Выбор (или разработка) метода решения
Разработка алгоритма
Составление программы
Отладка программы
Вычисление и обработка результатов
При постановке задачи выясняется конечная цель и вырабатывается общий подход к решению задачи. Выясняется сколько решений имеет задача и имеет ли их вообще. Изучаются общие свойства рассматриваемого физического явления или объекта, анализируются возможности данной системы программирования.
На этом этапе все объекты задачи описываются на языке математики, выбирается форма хранения данных, составляются все необходимые формулы.
Выбор существующего или разработка нового метода решения (очень важен и, в то же время личностный этап).
На этом этапе метод решения записывается применительно к данной задаче на одном из алгоритмических языков (чаще на графическом).
Переводим решение задачи на язык, понятный машине.
Алгоритм - это определенным образом организованная последовательность действий, за конечное число шагов приводящая к решению задачи.
Свойства алгоритмов:
Определенность
Дискретность
Целенаправленность
Конечность
Массовость
Порядок выполнения алгоритма:
Действия в алгоритме выполняются в порядке их записи
Нельзя менять местами никакие два действия алгоритма
Нельзя не закончив одного действия переходить к следующему
Для записи алгоритмов используются специальные языки:
Естественный язык (словесная запись)
Формулы
Псевдокод
Структурограммы
Синтаксические диаграммы
Графический (язык блок-схем)
16.
Язык блок-схем. Основные типы блоков. Понятие структуры. Виды структур.
Блок начало-конец (пуск-остановка) - Элемент отображает вход из внешней среды или выход из нее.Внутри фигуры записывается соответствующее действие.
Блок вычислений (вычислительный блок) - Выполнение одной или нескольких операций, обработка данных любого вида.Внутри фигуры записывают непосредственно сами операции, например, операцию присваивания: a = 10*b + c.
Логический блок (блок условия) - Отображает решение или функцию переключательного типа с одним входом и двумя или более альтернативными выходами, из которых только один может быть выбран после вычисления условий, определенных внутри этого элемента.
Предопределенный процесс - Символ отображает выполнение процесса, состоящего из одной или нескольких операций, который определен в другом месте программы.Внутри символа записывается название процесса и передаваемые в него данные. Например, в программировании − вызов процедуры или функции.
Данные (ввод-вывод) - Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывод). Данный символ не определяет носителя данных Граница цикла - Символ состоит из двух частей − соответственно, начало и конец цикла − операции, выполняемые внутри цикла, размещаются между ними. Условия цикла и приращения записываются внутри символа начала или конца цикла − в зависимости от типа организации цикла. Часто для изображения на блок-схеме цикла вместо данного символа используют символ решения, указывая в нем условие, а одну из линий выхода замыкают выше в блок-схеме (перед операциями цикла).
Соединитель - Символ отображает вход в часть схемы и выход из другой части этой схемы. Используется для обрыва линии и продолжения ее в другом месте.Соответствующие соединительные символы должны иметь одинаковое обозначение.
Комментарий-Используется для более подробного описания шага, процесса или группы процессов. Описание помещается со стороны квадратной скобки и охватывается ей по всей высоте. Структура
В рамках структурного программирования задачи, имеющие алгоритмическое решение, могут быть описаны с использованием следующих алгоритмических структур:
Следование. Предполагает последовательное выполнение команд сверху вниз. Если алгоритм состоит только из структур следования, то он является линейным.
Ветвление. Выполнение программы идет по одной из двух, нескольких или множества ветвей. Выбор ветви зависит от условия на входе ветвления и поступивших сюда данных.
Цикл. Предполагает возможность многократного повторения определенных действий. Количество повторений зависит от условия цикла.
Функция (подпрограмма). Команды, отделенные от основной программы, выполняются лишь в случае их вызова из основной программы (из любого ее места). Одна и та же функция может вызываться из основной программы сколь угодно раз.
17
. Основные типы алгоритмов и способы их записи на языке блок-схем.
Типы алгоритмов
Различают три основных типа алгоритмов: линейный, ветвящийся и циклический. Их названия определяются входящими в них типовыми алгоритмическими конструкциями, которые также называют базовыми структурами. К основным базовым структурам относятся: следование (линейный алгоритм), ветвления (ветвящийся алгоритм) и цикл (циклический алгоритм). Доказано, что этих трех основных базовых структур достаточно, чтобы построить алгоритм любой сложности.
Линейный Ветвящийся Циклический
18.
Архитектура ЭВМ. Особенности фон Неймановской архитектуры.
Архитектура ЭВМ
Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. Структура ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление.
Основы учения об архитектуре вычислительных машин были заложены Джон фон Нейманом. Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ.
Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, представленную на рисунке.
Положения фон Неймана:
Компьютер состоит из нескольких основных устройств (арифметико-логическое устройство, управляющее устройство, память, внешняя память, устройства ввода и вывода)
Арифметико-логическое устройство – выполняет логические и арифметические действия, необходимые для переработки информации, хранящейся в памяти
Управляющее устройство – обеспечивает управление и контроль всех устройств компьютера (управляющие сигналы указаны пунктирными стрелками)
Данные, которые хранятся в запоминающем устройстве, представлены в двоичной форме
Программа, которая задает работу компьютера, и данные хранятся в одном и том же запоминающем устройстве
Для ввода и вывода информации используются устройства ввода и вывода
Один из важнейших принципов – принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация.
19.