Лекция 7

Алгоритм и программа. Виды вычислительных процессов

Любая задача, решаемая с помощью компьютера, должна пройти следующие этапы:

1. Постановка или формулировка задачи. На этом этапе излагается суть задачи, определяются исходные данные и формулируется цель.

2. Разработка математической модели исследуемого процесса или явления, сформулированного в задаче. На этом этапе рассматриваемый в задаче физический процесс, социальные явления или экономические проблемы представляются в виде математических выражений, формул, уравнений, отображающих поведение объекта исследования. При этом принимается решение о том, какие факторы, оказывающие влияние на поведение объекта исследования, учесть и в какой мере, а какими пренебречь.

3. Выбор метода решения. На этом этапе выбирается один из нескольких возможных методов решения задачи. При этом оцениваются достоинства и недостатки, рассматриваемых методов.

4. Разработка алгоритма вычисления. На этом этапе создается план вычислительного процесса, производится его оптимизация с позиций минимального расхода машинного времени и памяти компьютера.

5. Написание программы на одном из алгоритмических языков.

6. Отладка и выполнение программы. На этом этапе устраняются синтаксические и логические ошибки, допущенные при написании программы.

7. Анализ полученных результатов. Это важный этап работы. Он подводит итог исследования. На этом этапе сравниваются результаты вычислений с результатами экспериментальных исследований, уточняется математическая модель объекта. При этом устанавливается степень влияния тех или иных факторов с целью учета неучтенных, которые оказали в результате существенное влияние, и пренебрежения учтенных из-за их незначительного влияния. Дополнительно уточняются исходные данные, метод вычислений и др.

Рассмотрение первых трех и последнего этапа относится к прикладным дисциплинам, в которых осуществляется постановка задачи и анализ поведения объекта исследования. Четвертый, пятый и шестой этапы являются областью дисциплины «Информатика».

1. Алгоритм

Апгоритм – это точное и строгое предписание вычислительных операций, образующих вычислительный процесс от исходных данных до конечного результата.

Проще говоря, алгоритм это план вычислений. В вычислительной технике принято изображать алгоритм графическим методом. В этом случае все операции вычислительного процесса принято представлять в виде графических, условных обозначений, называемых блоками. Связывая такие блоки линиями связи, можно создавать схемы вычислений. Схемы, состоящие из совокупности блоков, получили название блок – схем. На изображение блоков установлен государственный стандарт (ГОСТ). В таблице 1 приводится изображение основных блоков, применяемых для представления блок–схем. Операции в алгоритмах принято размещать в направлении сверху вниз.

Таблица 1 – Перечень операционных блоков

№ п.п.	Условное обозначение	Наименование	Комментарий
1	1	Пуск, останов	Начало и конец алгоритма
2		Процесс	Вычислительное действие, совокупность вычислительных действий
3		Решение	Проверка условия ветвления, выбор дальнейшего направления процесса решения в зависимости от условия
4		Модификация	Заголовок цикла, проверка условий цикла
5		Ввод, вывод Данных	Ввод исходных данных, вывод результатов
6		Предопределенный процесс	Использование раннее созданных алгоритмов (подпрограмм)
7		Документ	Вывод данных на печать
8		Соединитель страничный	Разрыв линий потока в пределах одной страницы
9		Соединитель межстраничный	Перенос линий потока на другую страницу
10		Узел	Слияние линий потока

–

+

Рис. 1 Пример выполнения блок–схемы для вычисления корней

квадратного уравнения

Рекомендуется принимать соотношение ширины блока к его высоте равной 1.5. Хорошим стилем считается вертикальное начертание линий связи в местах входа в блок и выхода из него. Линии связи, направленные снизу вверх и справа налево обязательно должны заканчиваться стрелками. В других случаях это необязательно.