21) Устройства ввода и вывода

Этапы решения задач на компьютере

Решение задачи на компьютере - это процесс автоматического преобразования информации в соответствии с поставленной целью.

Под процессом решения задачи на ЭВМ надо понимать совместную деятельность человека и компьютера. Этот процесс остается пока достаточно сложным и трудоемким, поэтому представляется в виде нескольких последовательных этапов. При этом на долю человека приходится творческая деятельность, а на долю машины - автоматическая обработка информации в соответствии с заданным ей алгоритмом.

Презентация к уроку

Решение задач на ЭВМ состоит из следующих этапов:

1.      ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

Это этап работы человека, хорошо представляющего предметную область задачи. Он должен:

• определить цель решения задачи;

• определить необходимый объем информации;

• дать точную формулировку задачи;

• предложить идею решения задачи;

• описать исходные данные и указать способы их хранения;

• определить форму выдачи результатов.

2.      ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ. Чтобы решить задачу, связанную с исследованием реального объекта, необходимо описать этот объект в математических терминах, связанных определенными соотношениями (формулами), то есть построить его математическую модель. Такая модель всегда идеализирует реальный объект, но она позволяет математически строго решить задачу его исследования. Этот этап выполняет человек, способный разработать математическое описание поставленной задачи. При этом он должен выполнить:

• анализ похожих решённых задач;

• анализ технических и программных возможностей;

• анализ условий существования решения.

3.      РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА. Алгоритм решения задачи разрабатывается на основе построенной математической модели и представляет конечную последовательность предписаний (правил), которая определяет процесс преобразования исходных данных в результаты решения задачи. Алгоритм разрабатывается одним из существующих способов, чаще всего в виде блок-схемы. Этот этап выполняет человек, умеющий программировать. Уровень его квалификации определяет эффективность разработанного алгоритма.

4.      СОСТАВЛЕНИЕ ПРОГРАММЫ. Этот этап также выполняет человек, умеющий программировать, так как программа - это один из способов  представления алгоритма с использованием языка программирования, наиболее удобного для решения данной задачи. Составление программы - это кодирование алгоритма для реализации его в компьютере.

5.      ОТЛАДКА И ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОГРАММЫ. Отладка программы - это проверка ее на наличие технических, грамматических и, возможно, алгоритмических ошибок. Кроме того, отладка предполагает совершенствование (оптимизацию) программы. Ошибки в ходе отладки исправляют путем контрольного тестирования. Тесты (контрольные примеры) составляются так, чтобы проверить все возможные варианты работы алгоритма. Проверка осуществляется путем сравнения заранее известных результатов тестов с результатами, полученными компьютером. Этот этап - совместная работа программиста и машины.

6.      ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ. После устранения всех ошибок, выявленных отладкой и тестированием, получают результаты решения поставленной задачи. Получение результатов может быть многократным в зависимости от смены исходных данных, поскольку решение должно быть универсальным для задач подобного класса. На этом этапе машина работает совместно с человеком, выдающим задание.

Необходимо отметить, что роль и вклад человека и компьютера на каждом из приведенных этапов решения задач постоянно меняются из-за стремительного прогресса в сфере вычислительной техники.

Ветвление if Это самый простой тип ветвления. Если результат вычисления выражения-условия возвращает true (правда), то выполнение алгоритма идет по ветке «Да», в которую включены дополнительные выражения-действия. Если условие возвращает false (ложь), то выполнение алгоритма идет по ветке «нет», т.е продолжает выполняться основная ветка программы.

Ветвление if-else Если выражение-условие возвращает true (правда), то выполнение алгоритма идет по ветке «Да», если условие не выполняется (false), то выполнение идет по ветке «Нет». При любом результате выражения-условия нельзя вернуться в основную ветку программы, минуя дополнительные действия.

Ветвление if-elif-else Количество условий может быть различно. Если выполняется первое, то после выполнения действий, программа переходит к основной ветке, не проверяя дальнейшие условия. Если первое условие возвращает ложь, то проверяется второе условие. Если второе условие возвращает правду, то выполняются действия, включенные в вторую ветку конструкции. Последнее условие проверяется лишь в том случае, если ни одно до него не дало в результате true. Данную алгоритмическую конструкцию (if – elif – else) не следует путать с алгоритмической конструкцией «Выбор».

Цикл while Пока условие выполняется (результат логического выражения дает true), будут выполняться действия тела цикла. После очередного выполнения вложенных действий условие снова проверяется. Для того чтобы выполнение алгоритма не зациклилось, в теле цикла (помимо прочих действий) должно быть выражение, в результате выполнения которого будет изменяться переменная, используемая в условии. Тело цикла может ни разу не выполнится, если условие с самого начала давало false.

Цикл do В этом цикле первый раз условие проверяется лишь после выполнения действий тела цикла. Если условие возвращает true, то выражения-действия повторяются снова. Каким бы ни было условие, тело данного цикла хотя бы раз, но выполнится.

Цикл for Данный цикл также называют циклом «Для» (for). В его заголовке указывается три параметра: начальное значение переменной (от), конечно значение (до) и ее изменение с помощью арифметической операции на каждом «обороте» цикла (шаг)

24) 4. Свойства алгоритма

Описание основных свойств помогает углубить само понятие алгоритма. Итак, алгоритм должен обладать следующими свойствами:

• Детерминированность (определенность, точность, однозначность). Это свойство заключается в том, что при задании одних и тех же исходных данных несколько раз алгоритм будет выполняться абсолютно одинаково и всегда будет получен один и тот же результат. Свойство детерминированности проявляется также и в том, что на каждом шаге выполнения алгоритма всегда точно известно, что делать дальше, а каждое действие однозначно понятно исполнителю и не может быть истолковано неопределенно. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер.

• Массовость - выражается в том, что с помощью алгоритма можно решать не одну конкретную задачу, а любую задачу из некоторого класса однотипных задач при всех допустимых значениях исходных данных.

• Результативность  (направленность) - означает, что выполнение алгоритма обязательно должно привести к решению поставленной задачи, либо к сообщению о том, что при заданных исходных величинах задачу решить невозможно. Алгоритмический процесс не может обрываться безрезультатно.

• Дискретность - означает, что алгоритм состоит из последовательности отдельных шагов - элементарных действий, выполнение которых не представляет сложности. Именно благодаря этому свойству алгоритм может быть реализован на ЭВМ.

• Конечность (финитность)- заключается в том, что последовательность элементарных действий алгоритма не может быть бесконечной, неограниченной, хотя может быть очень большой (если требуется, например, большая точность вычислений).

• Корректность - означает, что если алгоритм создан для решения определенной задачи, то для всех исходных данных он должен всегда давать правильный результат и ни для каких исходных данных не будет получен неправильный результат. Если хотя бы один из полученных результатов противоречит хотя бы одному из ранее установленных и получивших признание фактов, алгоритм нельзя признать корректным.

Если разработанная Вами последовательность действий не обладает хотя бы одним из перечисленных выше свойств, то она не может считаться алгоритмом