1.Поняття інформації, даних та інформаційного повідомлення. Види та способи подання повідомлень. Інформатика як наука і галузь людської д-ті. Різновиди інформ-х процесів.

Інформація – це продукт взаємодії даних та методів, який розглядається в контексті цієї взаємодії.

Інформація складається з даних, які подаються у кодованому вигляді.

Дані – діалектична складова інформації. Вони являють собою зареєстровані сигнали. При цьому фізичний метод реєстрації може бути довільним: механічним, електричним, магнітним, оптичним, тощо. Відповідно до методу реєстрації дані можуть зберігатись і транспортуватись на носіях різних

видів.

Інформація передається за допомогою повідомлень. Пові­домлення можуть бути усними, письмовими, у вигляді малюнків, жестів, спеціальних знаків тощо. За допомогою повідомлень здійснюється обмін інформацією між: людьми, між: людьми і машинами, між: машинами. Символьна форма подання інформації є найбільш простою, в ній кожний символ має якесь значення. У символьній формі використовуються букви, цифри, знаки, світлові сигнали, сигнали прапорцями, покажчики приладів тощо. Кожний символ має певне значення. Текстова форма подання інформації є більш складною. Ця форма передбачає, що зміст повідомлення передається не через окремі символи (цифри, букви, знаки), а їх порядком розміщення. Графічна форма подання інформації, як правило, має найбільший об'єм. До цієї форми належать фотографії, картини, креслення, графіки тощо. Графічна форма більш інформативна. Види інформації (повідомлень): Інформація може бути у вигляді неперервних (аналогових) і дискретних (цифрових) сигналів. Інформація в аналоговому вигляді міняє своє значення поступово. Прикладом аналогової інформації можуть бути показники ртутного термометра, годинника зі стрілками. Точність аналогової інформації залежить від точності приладів, які цю інформацію визначають або передають. Інформація у дискретному вигляді міняє своє значення з певним кроком. Прикладами дискретної інформації можуть бути показники електронного годинника або цифрового термометра, ваги з гирями, підрахунок кількості предметів тощо. В комп'ютері для відображення інформації використовується тільки дискретна (цифрова) інформація. Для обробки у комп'ютері аналогову інформацію попередньо перетворюють на дискретну.

Інформатика – це наука про інформацію та інформаційні процеси в природі та суспільстві, методи та засоби одержання, зберігання, обробки, передачі, опрацювання, використання, захисту інформації та управління інформаційними процесами. Інформатика (інформаційна автоматика) сформулювалась як наука завдяки розвитку комп’ютерної техніки. Головна функція інформатики полягає у розробці методів і засобів перетворення інформації. Основними завданнями інформатики є: дослідження інформаційних процесів; розробка нових інформаційних технологій; створення апаратно-програмного забезпечення.

Інформаційні процеси — це процеси пошуку та накопичення, опрацювання та використання, представлення, зберігання та захисту інформації.

В ході виконання інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою методів. Опрацювання даних містить в собі багато операцій, серед яких можна виділити наступні: - збір даних – накопичення даних з метою забезпечення їх повноти для прийняття рішень;

формалізація даних – зведення даних, одержаних з різних джерел, до однакової форми; -фільтрація даних – відкидання “зайвих” даних, які не потрібні для прийняття рішення; - сортування даних – впорядкування даних за певною ознакою; - групування даних – об’єднання даних за певною ознакою з метою їх більш зручного використання; - архівація даних – організація збереження даних в зручній та легкодоступній формі, як правило, в більш економному форматі; - захист даних – комплекс заходів, направлених на запобігання втрати, модифікації або відтворення даних; транспортування даних – прийом та передача даних між віддаленими учасниками інформаційного процесу; перетворення даних – перевід даних з однієї форми або однієї структури до іншої.

Опрацювання інформації має високу трудомісткість і тому її потрібно автоматизувати. Для автоматизації опрацювання даних різних типів їх потрібно подати в єдиній формі. Для цього використовують кодування даних.

2. Поняття про системи числення. Позиційні та непозиційні системи числення. Двійкова система числення. Арифметичні та логічні операції з двійковими числами. Одиниці вимірювання довжини двійкового коду повідомлення.

Під системою числення розуміють сукупність правил зображення чисел цифровими знаками. Розрізняють позиційні й непозиційні системи числення. У непозиційних системах числення знак не залежить від його положення по відношенню до інших знаків у числі. У римській системі числення: I - 1, V - 5, X - 10 і т. д. В одиничній системі числення число сім представляється сімома одиничками: (7)₁₀ = (1111111)₁ Недоліками непозиційних систем числення є: громіздкість зображення чисел; труднощі у виконанні операцій. Для позиційних систем числення характерні наочність зображення чисел і відносна простота виконання операцій. Система числення називається позиційною, якщо під час запису числа одна і таж цифра має різне значення, яке визначається місцем (позицією), на якому вона знаходиться. У позиційній системі для запису числа використовується обмежена кількість знаків - цифр, яка визначає назву системи числення і називається її основою. В десятковій системі для запису числа використовується десять цифр від 0 до 9 і основою є число 10. Число у цій системі числення можна представити у вигляді степенів десяти: (237)₁₀ = 2·10²+3·10¹ + 7·10⁰ (77,3)₁₀ = 7·10¹ + 7·10⁰ + 3·10^-1

Двійкова система числення — це система, в якій для запису чисел використову­ються дві цифри, 0 і 1. Основою двійкової системи числення є число 2. Для запису числа у двійковій системі використовується подання цього числа за допомогою степенів числа 2. Розглянемо на прикладах, як подаються числа за допомогою степенів числа 2. Спочатку наведемо таблицю значень степенів

числа 2.

0=0∙2⁰ 1=2⁰=1∙2⁰ 2=2¹=1∙2¹+0∙2⁰ 3=2+1=2¹+2⁰=1∙2¹+1∙2⁰ 4=2²=1∙2²+0∙2¹+0∙2⁰ 5=4+1=2²+2⁰=1∙2²+0∙2¹+1∙2⁰

6=4+2=2²+2¹=1∙2²+1∙2¹+0∙2⁰ 7=4+2+1=2²+2¹+2⁰=1∙2²+1∙2¹+1∙2⁰ 25=16+8+1=2⁴+2³+2⁰=1∙2⁴+1∙2³+0∙2²+0∙2¹+1∙2⁰

Запис числа у двійковій системі відбувається так само, як і в де­сятковій: першою записується цифра а_п, другою — цифра а_п-1 і т. д., останньою — цифра а₀. Двійковий код числа — запис цього числа у двійковій системі числення. Таким чином, двійковим кодом числа є послідовність коефіцієн­тів з подання (2). У наведених прикладах двійкові коди мають вигляд:

К оефіцієнти в поданні (2) повинні набувати лише одне з двох значень: 0 або 1. Це забезпечує однозначність такого подання. Якщо один із коефіцієнтів більше 1, то відбувається перехід до наступного степеня числа 2.

Наприклад: 2∙2^п=1∙2^п+1; 3∙2^п=(2+1)∙2^п= 1∙2^п+1+1∙2^п. Вміст розряду з номером п (п≥0) дорівнює 1, якщо 2^п бере участь у поданні числа у вигляді суми степенів двійки, і дорів­нює 0, якщо не бере участі. Подивимось, як отримується двійкове подання, наприклад, числа 25. Спочатку скористаємось нижнім рядком таблиці на малюнку 1. Число 25 подається у вигляді суми чисел з цього рядка: 25=16+8+1. Кожне число береться тільки один раз — це забезпечує однозначність двійкового коду. Потім вибрані чис­ла замінюються відповідними до них степенями двійки з верх­нього рядка таблиці: 16=2⁴, 8=2³, 1=2⁰; 25=2⁴+2³+2⁰. І, нарешті, розряди, номери яких дорівнюють числам, що виб­рані з верхнього рядка таблиці (4, 3, 0), заповнюються одиниця­ми, а решта — нулями.

Знаки 0 та 1 двійкового алфавіту, на відміну від звичайних десяткових цифр, називають двійковими знаками, або бітами.

Бітом називають також двійковий розряд. Вісімка бітів називається байтом. Отже, 1 байт = 8 біт. Довжина у 8 біт дозволяє утворити 28 = 256 різних кодів — від 00000000 до 11111111.

1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт.

1 Мбайт = 220 байт =1024 Кбайт

1 Гбайт = 230 байт = 1024 Мбайт

1 Тбайт = 240 байт = 1024 Гбайт

3. Поняття алгоритму. Властивості. Форми подання. Виконавець. С-ма команд виконавця алгоритму. Базові структури алгоритмів. Графічні схеми базових структур алгоритмів. Поняття про конструювання алгоритмів різними методами.

Алгоритм — це послідовність дій, спрямованих на розв’язання поставленої задачі. Кожний алгоритм створюється з розрахунку на конкретного виконавця, тому можна сказати, що алгоритм — це точні розпорядження (указівки, команди, операції, інструкції) виконавцеві здійснити послідовність дій, спрямованих на розв’язання поставленої задачі. Алгоритм складається із команд — окремих указівок виконавцеві виконати деякі конкретні дії. Команди алгоритму виконуються одна за одною, і на кожному кроці відомо, яка команда повинна виконуватися. Почергове виконання команд за кінцеве число кроків приводить до розв’язання задачі. Для того щоб виконавець міг розв’язати задачу за заданим алгоритмом, він повинен уміти виконувати кожну з дій, що вказується командами алгоритму. Виконавцями алгоритмів можуть бути людина, тварини, автомати, тобто ті, хто розуміє та може виконати вказівки алгоритму. Система команд виконавця — сукупність команд, які можуть бути виконані виконавцем; кожна команда алгоритму входить до системи команд виконавця. Властивості: Дискретність. Алгоритм розв’язання задачі повинен складатися з послідовності окремих кроків — відокремлених одна від одної команд (указівок), кожна з яких виконується за кінцевий час. Тільки закінчивши виконання однієї команди, виконавець переходить до виконання іншої. Визначеність (однозначність). Кожна команда алгоритму однозначно визначає дії виконавця і не припускає подвійного тлумачення. Суворо визначеним є й порядок виконання команд. Формальність. Будь-який виконавець, який володіє заданою системою команд, може виконати заданий алгоритм, не вникаючи в суть задачі. Результативність. Виконання алгоритму не може закінчуватися невизначеною ситуацією або зовсім не закінчуватися. Будь-який алгоритм передбачає, що його виконання при допустимих початкових даних за кінцеве число кроків приведе до очікуваного результату. Масовість. Алгоритм має передбачати можливість зміни початкових (вхідних) даних у деяких допустимих межах і можливість використання його для розв’язання задач одного класу (універсальність алгоритму). Базові структури алгоритму — це структури, за допомогою яких створюється алгоритм для розв’язання певної задачі. Існують три основні (базові) алгоритмічні структури, або три основні типи алгоритмів: лінійний, розгалужений та циклічний. Лінійний алгоритм (послідовне виконання, структура слідування) — це алгоритм, який забезпечує отримання результату шляхом одноразового виконання послідовності дій, незалежно від вхідних даних і проміжних результатів. Дії в таких алгоритмах виконуються послідовно, одна за однією, тобто лінійно. Розгалужений алгоритм (умова, структура вибору) — у класичному варіанті ця структура розглядається як вибір дій у разі виконання або невиконання заданої умови. Галуження бувають повними і неповними. Повне галуження — це галуження, в якому певні дії визначені й у разі виконання, і в разі невиконання умови. Неповне галуження — це розгалуження, в якому дії визначені тільки у разі виконання (або у разі невиконання) умови. Циклічний алгоритм (цикл, структура повторення) — це алгоритм, у якому передбачено повторення деякої серії команд. За допомогою цієї структури описуються однотипні дії, що повторюються декілька разів. Такі алгоритми забезпечують виконання довгої послідовності дій, записаних порівняно короткою послідовністю команд. Саме використання циклів дозволяє у повній мірі реалізувати швидкодію комп’ютерів. Процес алгоритмізації — це визначення елементарних дій та порядку їх виконання для розв’язання поставленого завдання. Існують різні способи запису алгоритмів (словесний, формульно-словесний, метод блок-схем, програмний та ін.), які застосовуються для представлення алгоритму у вигляді, що однозначно розуміється і розробником, і виконавцем алгоритму. Графічна схема (блок-схема) алгоритму — це графічне зображення алгоритму у вигляді спеціальних блоків з необхідними словесними поясненнями. Кожний етап алгоритму представляється у вигляді геометричної фігури (блоку), що має певну форму в залежності від характеру операції. Блоки на схемі з’єднуються стрілками (лініями зв’язку), які визначають послідовність виконання операцій та утворюють логічну структуру алгоритму. Основні блоки графічної скеми:• блок пуск-зупинка, що ви­­значає початок та кінець алгоритму (для блоку пуск (початок) — визначений тільки один вихід, для блоку зупинка (кінець) — тільки вхід); • блок введення-виведення, що визначає введення інформації в програму або виведення на пристрій; • блок процес, що визначає зміну значення, форми уявлення або розташування даних; • блок перевірки умови, що визначає подальші кроки виконання алгоритму в залежності від виконання умови.

Схема алгоритму складається з елементів двох типів. Перший тип – це графічні фігури (прямокутники, ромби тощо), кожна з яких відображає один з етапів процесу розв'язування задачі і містить у собі текст відповідної команди. При побудові схем алгоритмів здебільшого використовуються такі графічні позначення: овали – для початку й кінця алгоритму, паралелограми – для введення та виведення даних, прямокутники – для обчислень, ромби – для перевірки умов.

У прямокутниках зображується також будь-яка результативна команда по перетворенню даних або ситуації Другий тип елементів — це лінії зі стрілками, що вказую ті послідовність (порядок) виконання етапів. Метод покрокової деталізації дозволяє передбачити різні ситуації, які можуть виникнути під час розв’язання певної задачі, деталізує кожен крок виконання алгоритму. При конструюванні алгоритму методом покрокової деталізації кожна операція може подаватися у вигляді лише трьох типів сукупностей простіших операцій, так званих базових алгоритмічних структур.

1. Слідування. Операція S подається у вигляді послідовності двох (або більше) виконуваних одна за однією простіших S1, S2, …, Sn.

2. Розгалуження (Вибір). Для виконання операції S треба спочатку визначити, хибне чи істинне деяке твердження Р (чи справджується умова Р). Якщо твердження Р істинне, то виконується операція S1 і на цьому виконання операції S закінчується. Якщо ж твердження Р хибне, то виконується операція S2 і на цьому виконання операції S закінчується.

3. . Повторення (цикл). Розрізняють два типи циклів – цикл – ПОКИ і цикл – ДО. У структурі цикл – ПОКИ для виконання операції S спочатку треба визначити, істинне чи хибне твердження Р. Якщо Р – істинне, то виконують операцію S1 і знову повертаються до визначення істинності твердження Р. Якщо ж твердження Р хибне, то виконання операції S вважається закінченим. Отже, поки твердження Р істинне, треба повторювати виконання операції S1 і повертається до визначення істинності твердження Р.

4. Алгоритми в яких використовуються тільки структура “слідування”, називають лінійними. Алгоритми, в основі яких лежить структура “розгалуження”, називають розгалуженнями. Алгоритми, в основі яких лежить структура “повторення”, називають циклічними. На практиці, як правило, алгоритми містять усі три типи основних структур алгоритмів.

Яке конструювання алгоритмів називають “зверху до низу”? Більшість алгоритмів конструюються і виконуються за принципом „з верху до низу”. Для більш ефективного виконання алгоритмів використовують метод покрокової деталізації. Цей метод дозволяє передбачити різні ситуації, які можуть виникнути під час розв’язання певної задачі, деталізує кожен крок виконання алгоритму. Давайте на прикладах з життя кожного з вас розглянемо три алгоритмічні конструкції, які складають метод покрокової деталізації.