Лабораторная работа №2

Программирование задач линейной структуры

Цель работы:

1. Изучить порядок разработки и решения задачи на ЭВМ.

2. Изучить структуру и правила записи программы на языке Фортран 90/95.

3. Изучить операторы присваивания, ввода-вывода.

4. Научится разрабатывать схемы алгоритмов и составлять программы для задач линейной структуры.

Краткие теоретические сведения

1. Основные этапы подготовки задачи для решения на эвм

Непосредственному решению сложной задачи на ЭВМ предшествует следующие этапы её подготовки:

• постановка задачи;

• математическое описание задачи;

• выбор численного метода решения;

• разработка алгоритма решения задачи;

• программирование;

• отладка программы;

• непосредственное решение задачи на ЭВМ и анализ полученных результатов.

В данном курсе изучаются только типовые алгоритмы, поэтому принципы детализации постановки задачи, численные методы решения задач рассматриваться не будут. Остальные этапы будут рассмотрены в упрощенном варианте.

1. Математическое описание задачи

а) Определяется состав и характер исходных данных.

b) Приводятся зависимости, необходимые для решения задачи (математическая модель задачи).

c) Определяются ограничения для исходных или промежуточных данных, нарушающие автоматическую работу ЭВМ. Например, при вычислении:

- x не должен быть равным нулю;

- х не должен быть отрицательным.

d) Определяются искомые величины.

2. Разработка алгоритма решения задачи

Алгоритм – это точное и полное предписание о последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения задачи.Алгоритм должен содержать необходимые расчетные формулы, определять условия и последовательность их применения, а также указывать правила перехода от одной части вычислительного процесса к другой.

Основные свойства алгоритма.

Дискретность. Вычислительный процесс должен быть разбит на последовательность отдельных указаний (инструкций), образующих прерывную (дискретную) структуру. Согласно этому свойству переход к последующему указанию осуществляется только после выполнения предыдущего.

Определенность (детерминированность). Разрабатываемый алгоритм не должен содержать указаний, смысл которых может восприниматься неоднозначно. После выполнения очередного указания не должны возникать разночтения относительно того, какое указание будет выполняться следующим.

Результативность. При точном исполнении всех указаний алгоритма вычислительный процесс должен завершиться за конечное число шагов с получением какого-либо ответа на вопрос задачи.

Массовость. Алгоритм должен быть составлен для решения не одной конкретной задачи, а целого класса задач данного типа. В простейшем случае это свойство алгоритма обеспечивается возможностью использования различных допустимых исходных данных.

Существуют различные способы описания алгоритма: словесный, операторный, графический и др.. Наибольшее распространение получил графический способ, при котором алгоритм изображается в виде блок-схемы. Она представляет собой совокупность геометрических фигур (блоков), соединенных линиями потока. В зависимости от характера выполняемых действий блоки имеют определенную конфигурацию. Внутри блоков указывается содержание данного этапа вычислений.

Графическое изображение основных блоков и линий потока, а также их назначение приведены в таблице 1.

Таблица 1

Графическое изображение		Назначение
0,5a b		Начало и конец алгоритма
a		Вывод на экран
0,75a а		Ручной ввод с клавиатуры
b a		Вычислительный процесс
b а		Решение (выбор направления выполнения алгоритма)
0,75a b		Документ (вывод на печать)
a		Модификация (заголовок цикла)
b а	Дисковый файл
а  0,5a	Комментарий
	Соединитель (переход к блоку с номером)
	Линии потока

Размер и конфигурацию графических изображений, а также правила построения схем определяют ГОСТ 19002-80 и ГОСТ 19003-80. Размер высоты блока aдолжен выбираться из чисел 10, 15, 20 мм и т.д.. Значениеaдопускается увеличивать на число, кратное 5. Размер ширины блокаbравен 1,5 a или 2 a.. Блоки в схеме алгоритма нумеруются по порядку.