Informatika_Nalivayko2011

Термінологічний словник ключових понять

Ключове

Пояснення

слово

– система формальних правил, які чітко і однозначАлгоритм но визначають порядок виконання будь-якої роботи

для рішення задачі

Алгоритміза- – процес розробки алгоритму — загальної схеми рішення задачі, що встановлює основні етапи об-

ція

робки даних і їх взаємозв’язок

– визначає тип даних (числові - 9, символьні - А, змі-

Вид (тип, клас), формат шані - Х) і кількість знаків, наприклад, ціле число

даних

ХХХХХ (розрядів) - 9 (5), дробове число ХХХХХ.

ХХ (розрядів) -9 (5).99 або 9(5).9(2)

– умовна скорочена форма позначення повної назви Ідентифікареквізиту, яка повинна бути унікальною в описанні тор реквізиту документа і явно відображати сутність його назви.

Встановлюється розробником документа у довільній формі

– умовна скорочена форма позначення повної на-

Ідентифіка-

зви повідомлення, яка повинна бути унікальною

тор форми

в описанні документа і явно відображати сутність його назви. Встановлюється розробником у довільні формі

– запис умови задачі за допомогою певного математичного апарату (формул, рівнянь, нерівностей, графіків, таблиць тощо). Скласти математичну мо-

Математичне дель задачі – це визначити зв’язок вихідних даних моделювання з вхідними за допомогою математичних співвідношень з врахуванням існуючих обмежень на вхідні, проміжні та вихідні дані, одиниці їх виміру, діа-

пазон зміни тощо

– залежно від носіїв представлення вихідного поТип форми відомлення: файл на МД, відеограма на екрані мо-

нітора, машинограма, бланк документа

– процес представлення і вивчення будь-якої зміс-

Формалізація товної області знання (наукової теорії, міркування, процедур пошуку і т. ін.) у вигляді формального

описання даних та процесів

Основні поняття

1. Етапи підготовки завдань до вирішення засобами ЕОМ

Рішення будь-якої задачі засобами ЕОМ прийнято називати технологічним процесом, у складі якого виділяють окремі етапи:

підготовчий, основний та заключний.

Усі етапи технологічного процесу завжди взаємопов’язані між собою єдиною метою – отримання очікуваного результату.

Кожен етап технологічного процесу має певну мету, завдання

та засоби реалізації.

Підготовчий (перший етап) є основним і надзвичайно важливим у загальному процесі, бо від якості підготовки усіх необхідних умов (даних і засобів) залежить ефективність загального процесу – рішення задачі.

Підготовчий етап прийнято називати етапом формалізації даних та алгоритмів.

У теорії організації комп’ютерних технологій під формалізацією даних розуміють описання кожної окремої задачі, що рішається на ЕОМ, за правилами, які визначені і регламентовані вимогами технічної документації з проектування автоматизованих систем обробки інформації у формі документа – Постановка задачі.

Згідно зі стандартом цим документом охоплені такі процеси підготовки задачі:

– визначення організаційно-економічної сутності задачі;

–формалізація даних (вхідних і вихідних);

–математичне формулювання задачі;

–алгоритмізація процесу рішення задачі.

До основного етапу підготовки задачі до її рішення засобами ЕОМ відносять етап програмування, який є основним етапом формалізації задачі, бо являє собою процес запису розробленого алгоритму мовою програмування – розробки програми. У цьому процесі виділяють окремі етапи:

–розробку програми (програмного продукту);

–тестування і експериментальне впровадження та відлаго-

дження програми.

У сучасному програмуванні існує декілька підходів: структурне (детальне), модульне і об’єктноорієнтоване.

При структурному підході, якщо алгоритм розв’язання задачі складено добре, складення програми однією з багатьох мов програмування труднощів не викликає.

Модульний підхід передбачає розробку окремих програмних модулів, які у свою чергу являють собою невеликі програми, що взаємодіють одна з одною за чітко визначеними простими правилами.

До методології розроблення програм, орієнтованої на об’єкти і дані, відносять об’єктно-орієнтоване програмування (ООП).

Об’єктноорієнтоване програмування забезпечує модульність програм за рахунок розділення пам’яті на області (об’єкти), що вміщують дані і процедури (методи), яким відомо як маніпулювати цими даними. Прикладами об’єктів можуть бути: вікно діалогу, командна кнопка, текстове поле, форма, звіт, таблиця, принтер, монітор, диск тощо. Зазвичай об’єкт відповідає за виконання деякого невеликого набору пов’язаних завдань та за підтримку інформації відносно його внутрішніх даних. Якщо об’єкт повинен виконати дії, які не входять до кола його «обов’язків», він повинен мати доступ до об’єкта, який це завдання може виконати. В ООП у цьому випадку говорять, що об’єкти-клієнти передають повідомлення об’єктам-серверам.

Найбільше розповсюдження серед розробників програмних продуктів мають такі мови програмування, як Pascal та Turbo Pascal багатьох модифікацій, Ada, Turbo Basic, Qbasic, Visual Basic 5.0, Delphi, PL/SQL тощо, більшість з яких – об’єктно-орієнтовані.

На вибір мови програмування тієї чи іншої задачі мають вплив досить різноманітні фактори, але на один із них потрібно звернути особливу увагу. Мова йде про організацію вхідних, проміжних та результатних даних задачі, що розв’язується. При цьому дані можуть розглядатися або як окремі скалярні величини, або як впорядковані належним чином дані одного і того ж типу – масиви, або як файли даних. Найбільше розповсюдження зараз одержали «бази даних», а отже, і відповідні мови для обробки таким чином організованих даних.

На етапі тестування та відлагодження програми проводиться перевірка правильності роботи програми на комп’ютері та виправлення знайдених у ній помилок. Для відлагодження програм, складених тією чи іншою мовою програмування, існують спеціальні програми – відлагоджувачі (debugger).

Основним етапом рішення задачі на ЕОМ є розв’язання задачі за складеною і підлагодженою програмою та аналіз одержаних результатів. Обчислення виконуються для деякого набору реальних вхідних даних, аналіз одержаних результатів може слугувати підтвердженням (або запереченням) правомірності усіх попередніх етапів підготовки задачі до розв’язання.

Етап розв’язання задач, як правило, поділяється на два: експериментального розв’язання та впровадження.

На етапі експериментального розв’язання знайдені помилки можуть змусити розробника програми повернутися на попередні етапи для їх з’ясування і уточнення відповідно до поставленої задачі – її формалізованого описання.

Після виправлення помилок рішення задачі вирішуються у режимі робочого впровадження. Цей етап є заключним.

2. Постановка задачі

Постановка виконується окремо для кожної конкретної задачі і являє собою процес підготовки даних для її рішення на ПЕОМ. Від того, наскільки повно і чітко підготовлені дані до процесу їх обробки, залежить якість процесу рішення задачі в цілому.

В умовах використання сучасних комп’ютерних технологій усі задачі, в залежності від типу даних та програмних засобів, прийнято поділяти на наступні технології:

1) обробка текстів;

2)формування та обробка таблиць;

3)створення та ведення баз даних (БД);

4)створення мультимедійних проектів;

5)розробка WEB-проектів.

Вумовах використання Windows-технологій така градація задач частково нейтралізована тому, що при використанні спеціалізованих пакетів програм (текстового редактора, табличного процесора та СУБД) користувач, за наявності у нього глибоких знань про їх можливості, може успішно рішати задачі усіх типів у середовищі будь-якого програмного продукту. Але для раціонального використання часу та підвищення ефективності процесів рішення задач доцільно дотримуватися спеціалізації програм, тобто обробку текстів виконувати за допомогою текстових редакторів і т. ін.

Постановка задачі, перш за все, являє собою процес детального аналізу існуючих:

– організаційних умов розв’язання задачі;

– інформаційних потоків даних;

– наявних програмно-технічних засобів.

Аналіз передбачає активну участь у ньому тандему виконавців: розробника комп’ютерних технологій і їх безпосереднього користувача, фахівця, для якого виконується рішення задачі.

Якщо користувач підготує розробнику всю необхідну інформацію про задачу і виконає її формальне описання у документі «Постановка задачі», то розробнику залишиться тільки виконати необхідну роботу з розробки програми або організувати процес чи підготувати необхідні умови для розв’язання задачі за допомогою обраних програмних засобів.

Можливості програмного забезпечення сучасних ПЕОМ дозволяють кожному користувачу самостійно організовувати процеси розв’язання фахових задач, але при цьому володіння методикою формування постановки задачі необхідне йому для підвищення рівня їх ефективності.

Користувач сучасних комп’ютерних технологій для розв’язання нескладних задач повинен самостійно уміти поєднувати функції їх розробника та користувача.

У межах курсу «Інформатика» приймемо обмеження щодо складу та змісту документа «Постановка задачі» і розглянемо його склад та призначення кожного розділу.

Перший розділ призначений для описання організаційних умов розв’язання задачі. До нього включено описання повідомлень, необхідних для організації процесів розв’язання задачі.

Другий розділ призначений для описання даних, що підлягають обробці на ПЕОМ та передбачаються для отримання в результаті розв’язання задачі.

На відміну від третього розділу зміст перших двох розділів тільки частково залежить від того, які програмні засоби використовуються. При розв’язанні задач, пов’язаних з обробкою текстів, розділ 3 недоцільний взагалі.

Третій розділ призначений для описання технології розв’язання задачі за допомогою конкретних програмно-технічних засобів.

Залежно від конкретних наявних умов у третьому розділі повинні (доцільно!) бути представлені:

1)для розробки програм у середовищі систем програмування:

– математичне описання алгоритмів за всіма розрахунками;

– описання обчислювальних алгоритмів за допомогою блоксхем;

– інструкція користувачеві для роботи з готовою програмою.

2)для розв’язання задач у середовищі табличних процесорів:

– математичне описання алгоритмів за всіма розрахунками;

– макет електронної форми таблиці;

– технологія формування та використання таблиці.

3)для розв’язання задач у середовищі СУБД:

–математичне описання алгоритмів за всіма розрахунками;

–описання структури таблиць БД;

–технологія наповнення БД та її редагування;

–встановлення зв’язків між таблицями;

–технологія формування запитів;

–технологія формування форм та звітів.

4) для обробки текстової інформації у середовищі текстових редакторів:

–визначення макета документа;

–визначення форматів та орієнтації сторінок тексту;

–визначення стилів та розмірів шрифтів;

–визначення необхідності використання спеціальних ефектів з оздоблення текстів (малюнками, колонтитулами, примітками, таблицями тощо).

2.1. Зміст та характеристика розділів документа «Постановка задачі»

Розділ 1. Організаційно-економічна сутність задачі.

Буквально, для формування цього розділу, необхідно подати відповіді на наступні питання:

1.1.Ім’я задачі (унікальна скорочена форма назви задачі, яка явно визначає її сутність).

1.2.Ціль рішення (які процеси автоматизуються?).

1.3.Періодичність рішення (в які терміни використовуються результати рішення задачі?).

1.4.Користувачі (перелік усіх спеціалістів, для яких можуть бути використані результати рішення задачі).

1.5.Джерела вхідної інформації (перелік документів та інших носіїв інформації).

1.6.Форма представлення результатів (перелік носіїв та макети форм представлення інформації: файли на МД, відеограми, машинограми масивів даних, таблиць, діаграм тощо).

Розділ 2. Описання даних1

Для формування цього розділу необхідно чітко визначити:

–які дані повинні бути отримані у результаті розв’язання задачі;

–які дані будуть використовуватися для отримання результатів.

2.1. Вихідні дані.

2.1.1. Перелік вихідних даних форм (повідомлень).

Вихідна форма (повідомлення)

2.1.2. Описання вихідних форм (повідомлень).

1 При формуванні 2-го розділу документа «Постанова задачі» слід відзначити відповідності між основними об’єктами, з якими працюють конкретні програми:

–для систем програмування – змінна та константа;

–для електронних таблиць – клітинка;

–для СУБД – поле

Вхідні дані.

2.2.1 Перелік вхідних форм (повідомлень).

2.2.2. Описання вхідних даних.

Для розробки програми

3.Алгоритмізація

3.1.Математичне описання обчислювального алгоритму.

Для математичного описання алгоритму необхідно записати всі формули, які використовуються для отримання проміжних і кінцевих результатів.

3.2.Розподіл пам’яті ПЕОМ.

Уцьому розділі виконується описання співвідношень між ідентифікаторами та об’єктами пам’яті ПЕОМ, у яких будуть зберігатися дані.

Залежно від конкретного програмного середовища розрізняють об’єкти пам’яті ПЕОМ:

– у системах програмування – змінні, константи;

– у табличних процесорах – клітинки, блоки клітинок;

– у середовищі СУБД – поля.

Особливістю описання цього розділу для СУБД є факт співпадання назв ідентифікаторів і назв основних її об’єктів полів.

3.3.Технологія рішення задачі1.

1. Для розробки програм:

– ормується блок-схема обчислювального алгоритму.

2.Для розв’язання задач у середовищі табличного процесора описується:

– послідовність формування таблиць;

– формули чи функції для обчислення вихідних даних;

– діапазони даних для формування діаграм.

3.Для розв’язання задач у середовищі СУБД описується:

–структура таблиць, типи їх полів та властивості даних;

–схеми зв’язків між таблицями;

–типи запитів;

–поля форм та звітів.

1 Цей розділ формується в залежності від типу задачі та засобів для її розв’язання

3.Ключові поняття алгоритмізації обчислювальних процесів

Взагальному розумінні процес (від лат. Processes –просування)

єсукупність послідовних дій для досягнення деякого результату. У цьому ключі під обчислювальним процесом необхідно розуміти сукупність дій над вхідними даними з метою отримання необхідного результату (вихідних даних), які виконуються за допомогою обчислювальних машин.

Обчислювальний процес, як процес обробки інформації, можна представити як процес рішення деякої задачі. У цьому ключі під задачею слід розуміти процес отримання очікуваного результату шляхом обробки вхідних даних.

Процес рішення задачі на ЕОМ, як обчислювальний процес, невід’ємно пов’язаний з поняттям алгоритм. Визначення цього поняття представлено ГОСТом–19.004-80, згідно з яким «алгоритм

– это точное предписание, определяющее вычислительный процесс от варьируемых начальных данных к искомому результату».

Термін алгоритм у більш розгорнутому визначенні являє собою кінцевий набір правил, які однозначно розкривають вміст і послідовність виконання операцій для систематичного рішення визначеного класу задач за кінцеве число кроків, а у спрощеному варіанті визначення рішення це необхідна послідовність елементарних дій, виконання яких над вхідними даними приводить до отримання кінцевого результату (вихідних даних).

Таким чином, кожний обчислювальний процес являє собою алгоритмічний процес, або процес, яким реалізується деякий алгоритм.

4. Характеристика алгоритмів типових структур

Алгоритми обчислювальних процесів зводяться до трьох осно-

вних типів: лінійні, розгалужені, циклічні:

Лінійний алгоритм – це алгоритм, у якому послідовність дій не змінюється від початку (введення вхідних даних) до кінця (отримання кінцевого результату). У блоксхемі лінійний процес являє собою послідовність блоків, розміщених згори донизу.

Розгалужений алгоритм – це алгоритм, у якому на деякому етапі рішення задачі послідовність дій змінюється залежно від