1214

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»

АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И

ПРОЦЕДУР УПРАВЛЕНИЕМ ПРОИЗВОДСТВОМ В ЛПК

Методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 15.04.04 - Автоматизация технологических

процессов и производств

Воронеж, 2016

УДК 658.5.011.56

Поляков, С. И. Алгоритмизация технологических процессов и процедур управлением производством в ЛПК [Текст]: метод. указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 15.04.04 - Автоматизация технологических процессов и производств / С. И. Поляков; Мин-во обр-я и науки Рос. Фед., ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. 15 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».

Рецензент: профессор кафедры автоматизации технологических процессов и производств Воронежского государственного архитектурно-

строительного университета В.И. Акимов

2

Введение

Сегодня быть образованным человеком можно только хорошо владея информационными технологиями. День ото дня деятельность людей все в большей степени зависит от их информированности, способности эффективно использовать информацию. Для свободной ориентации в информационных потоках современный специалист любого профиля должен уметь получать, обрабатывать и использовать информацию с помощью компьютера, телекоммуникаций и других средств связи. Сегодня об информации говорят как о стратегическом ресурсе общества, как о ресурсе,

определяющем уровень развития государства. Заложить фундамент информационной культуры призвана «Информатика», как базовая дисциплина, имеющая общеобразовательное и общечеловеческое значение.

Мы знаем, что программа - это логически упорядоченная последовательность команд, необходимых для управления компьютером

(выполнения им конкретных операций), поэтому программирование сводится к созданию последовательности команд, необходимой для решения определенной задачи. Стоит ли говорить о том, что без программы не один компьютер работать не будет? Поэтому следует отметить, что программирование – инструмент, «ключ» с помощью которого перед нами открываются безграничные возможности во всех областях человеческой деятельности.

Цель данных лабораторных работ – раскрыть суть и возможности алгоритмизации технологических процессов.

Данная цель предполагает решение следующих задач:

1.Представить алгоритм как первый этап написания программы

2.Рассмотреть языки программирования и их классификацию

3.Дать представление о системе программирования

4.Рассмотреть основные методы создания программного продукта.

3

3.Однозначность – компьютер понимает только однозначные инструкции;

4.Общность – алгоритм предназначен для решения не одной задачи, а

целого класса задач;

5.Корректность – алгоритм должен давать правильное решение

задачи;

6.Конечность – решение задачи должно быть получено за конечное число шагов;

7.Эффективность – для решения задачи должны использоваться ограниченные ресурсы компьютера.

Алгоритм обладает следующими свойствами: дискретностью,

определенностью, результативностью, массовостью.

Процесс преобразования исходных данных в результат осуществляется дискретно, так что значения величин в каждых последующий момент времени получаются по определенным правилам из значений величин в предыдущий момент времени.

Каждое правило алгоритма должно быть четким и однозначным, не допускающим двусмысленного толкования.

Алгоритм должен приводить к результату за конечное число шагов.

Алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде так, чтобы его можно было применить для класса задач, различающихся лишь исходными данными.

Теория структурного программирования доказывает, что алгоритм любой степени сложности можно построить с помощью основного базового набора структур.

К основным (базовым) структурам алгоритмов относятся: следование,

разветвление и цикл.

5

Следование – это последовательное размещение блоков или групп блоков. При этом каждый из них в свою очередь может представлять собой любую базовую структуру.

Разветвление состоит из логического блока с проверкой некоторого условия. Разветвление может быть двух видов: полная условная конструкция и неполная условная конструкция (обход).

Циклическими называются алгоритмы, у которых выполнение некоторых операторов (групп операторов) осуществляется многократно с одним или теми же или модифицированными данными.

Основная идея алгоритмического программирования – разбиение программы на последовательность модулей, каждый из которых выполняет одно или несколько действий. Единственное требование к модулю – чтобы его выполнение всегда начиналось с первой команды и всегда заканчивалось на самой последней (чтобы нельзя было попасть на команды модуля извне и передать управление из модуля на другие команды в обход заключительной).

Алгоритм на выбранном языке программирования записывается с помощью команд описания данных, вычисления значений и управления последовательностью выполнения программы.

Реальные данные, с которыми работает программа, - это числа, строки и логические величины. Эти типы данных называются базовыми. Каждая единица информации хранится в ячейках памяти компьютера, имеющих свои адреса. На практике заранее известно, в каких конкретно ячейках памяти во время работы программы будут записаны ее данные, поэтому в языках программирования введено понятие переменной, позволяющее отвлечься от конкретных адресов и обращаться к содержимому памяти с помощью идентификатора или имени – как правило, последовательности, содержащей английские буквы, цифры, символы, подчеркивания и начинающейся не с цифры. Кроме имени и значения, переменная обычно имеет тип,

определяющий, какая информация хранится в данной переменной (число,

строка и т.д.). В зависимости от объема памяти, отведенного для хранения,

6

отведенного для хранения значения переменной, оно должно укладываться в допустимый диапазон.

Переменные с указанием их типа можно вводить в программу с помощью специальных команд описания (объявления, декларации). Это позволяет компилятору организовать эффективное хранение и обработку данных и повышает ясность исходных текстов. Каждый тип описывается своим ключевым словом. Значения переменных разных типов допускается преобразовывать друг в друга в соответствии с соглашениями языка программирования. Такой процесс называется приведением типов.

Переменные могут существовать на всем протяжении работы программы – тогда они называются статическими, а могут создаваться и уничтожаться на разных этапах ее функционирования – такие переменные называются динамическими. Все остальные данные в программе, значение которых не меняется на протяжении ее работы, называются константами или постоянными.

Алгоритмизация

Алгоритм – это точное предписание, которое задает некоторый процесс, начинающийся с произвольного исходного данного (из некоторой совокупности возможных для этого алгоритма исходных данных) и

направленный на получение полностью определяемого этим исходным данным результата.

Любой алгоритм представляет собой описание некоторой упорядоченной совокупности действий над определенными объектами.

Объектами действий для вычислительных алгоритмов являются данные – числа, слова, тексты, хранящиеся в памяти ЭВМ или поступающие через устройства ввода-вывода информации.

Алгоритмический язык – это система обозначений и правил для единообразной и точной записи алгоритмов и их исполнения.

Алгоритмический язык, с одной стороны близок к обычному языку

7

(алгоритмы на этом языке могут записываться и читаться как обычный текст), с другой стороны, алгоритмический язык может включать в себя и математическую символику: числа, обозначения величин и функций, знаки операций и др.

В общем виде алгоритм на алгоритмическом языке записывается так:

алг имя алгоритма дано условия применимости алгоритма

надо цель выполнения алгоритма нач начало алгоритма

тело алгоритма (последовательность команд)

кон конец алгоритма Примерами вычислительных алгоритмов служат стандартные методы

решения математических, физических задач, задач теории вероятности и др.

Вообще само слово «алгоритм» происходит от algorithmi – латинской формы написания имени великого математика IX века аль-Хорезми,

сформулировавшего правила выполнения арифметических действий.

Поэтому первоначально под алгоритмами понимали только правила выполнения четырех арифметических действий над числами. В дальнейшем это понятие стали использовать для обозначения действий, приводящих к решению поставленной задачи.

Валгоритмическом языке употребляются линейные, разветвляющиеся

ициклические алгоритмы.

Линейными являются алгоритмы, состоящие из одной серии простых команд.

Для записи разветвляющихся и циклических алгоритмов в алгоритмическом языке используются так называемые составные команды ветвления и повторения (цикла), аналогичные предложениям русского языка.

Каждая из этих двух команд отличается от простых тем, что в нее входит условие, в зависимости от которого выполняются или не выполняются команды из числа входящих в составную.

8

При разработке алгоритмов необходимо соблюдать определенные

требования:

1.Конечность. Работа алгоритма должна заканчиваться за конечное число шагов.

2.Определенность. Все предписания алгоритма должны допускать однозначную трактовку и быть понятны исполнителю алгоритма.

3.Ввод. Алгоритм должен давать решение целой группы задач,

отличающихся исходными данными, а не одной задачи с единственным

набором данных.

4.Вывод. Алгоритм должен давать результат.

5.Эффективность. Общее время работы алгоритма должно быть в разумных пределах.

Под алгоритмизацией понимают процесс разработки алгоритма

решения какой-либо задачи. В качестве примера может служить процесс разработки алгоритма нахождения наибольшего общего делителя.

Процесс разработки алгоритма включает в себя следующие этапы:

1.Выяснение сути задачи (может ли она быть решена вообще, и при каких исходных данных мы можем получить имеющий смысл результат).

2.Построение математической модели исходной задачи (описание исходной задачи с использованием математических формул).

3.Анализ возможностей системы, Реализующей алгоритмический процесс (способна ли система по своим техническим характеристикам решить задачу).

9

Методические указания к лабораторным работам по разделам

дисциплины

Порядок выполнения лабораторных работ по разделу.

Для каждой задачи индивидуального задания по лабораторной работе

студент должен:

изучить теоретический материал по рассматриваемой теме, пользуясь лекциями, учебником и методическими указаниями;

выполнить общее для всех студентов задание;

выполнить индивидуальное задание;

выполнить проверку задачи;

сдать решение преподавателю.

Лабораторная работа № 1

Тема работы: Линейные алгоритмы и программы

Целью выполнения данной работы является выработка и закрепление у

студентов навыков:

по работе в системе программирования VBA;

разработки алгоритмов расчетных и логических задач

составления блок-схем и программ линейных алгоритмов;

создания и отладки программ на языке VBA в среде табличного процессора Microsoft Excel.

Пример выполнения задачи по данной теме.

Пример решения задачи см. приложение.

Индивидуальные задания к теме «Линейные программы» -

Структура окна интегрированной среды разработки программ на языке VBA Написание и отладка демонстрационной программы;

Задание 1 (задача 1 и задача 2) из учебного пособия С.А.

Пиявский, Л.С. Сусленкова. «Программирование на языке Visual Basic 6».

10