49

Введение

Возникновение информатики как науки связано с появлением ЭВМ и относится к 60-м годам ХХ столетия. В самом общем смысле под информатикой понимают фундаментальную естественную науку, изучающую процессы передачи, накопления и обработки информации с помощью ЭВМ. Роль вычислительной техники (ВТ) в различных отраслях человеческой деятельности постоянно возрастает. Оснащенность средствами ВТ определяет уровень развития современного общества и является основой автоматизации умственной деятельности человека. Сфера использования ЭВМ в настоящее время настолько широка, что нет такой отрасли, где применение ЭВМ было бы нецелесообразным. Это вызывает всё большую необходимость подготовки специалистов в области программирования и использования ЭВМ.

При решении задач на ЭВМ в первую очередь необходимо определить возможность решения поставленной задачи и выбрать соответствующий метод. Далее: необходимо разработать программу на одном из языков программирования, доказать правильность работы программы, протестировав ее, и предусмотреть возможность ее совершенствования на этапе использования.

Наиболее общая тактика разработки программ (программирования) состоит в разделении всей задачи на отдельные более простые задачи, решение которых приводит к решению первоначально поставленной задачи.

Программирование – сложнейший раздел информатики. В программировании синтезировано все то, что десятилетиями нарабатывалось в компьютерной науке. Это и результаты работы специалистов, работающих на стыке математики и информатики, это достижения в вычислительной технике, это огромный опыт формализации и решения сложнейших проблем в самом программировании, связанный с созданием больших программных комплексов.

1. Основные понятия и определения.

1.1. Алгоритм.

В настоящее время интерес к алгоритмам особенно велик благодаря возможности использования в научных исследованиях, в технике, в экономике и других областях вычислительных машин, выполняющих построение некоторых величин в точном соответствии с указанным алгоритмом. Эта возможность привлекательна по той причине, что явления и процессы, которые изучаются в рамках упомянутых исследований, часто удается описать с помощью понятий математики – функций, систем уравнений, неравенств и т.д. – и для получения конкретных сведений об изучаемых явлениях и процессах надо произвести некоторые действия над математическими объектами. Человеку достаточно описать алгоритм необходимых преобразований и вычислений, а сами действия (как правило, настолько обширные и громоздкие, что их невозможно выполнить вручную) выполнит вычислительная машина. Например, статистические расчеты, численные методы решения дифференциальных уравнений и т.п.

Алгоритм – конечный набор правил, позволяющий чисто механически решать любую конкретную задачу из некоторого класса однотипных задач. Исходные данные могут изменяться в некоторых пределах, но путь решения задачи определен однозначно. Алгоритм – синоним слов способ, рецепт. Наиболее распространенные формы задания алгоритма – словесный, табличный, блок-схема (структурная схема). Словесное задание позволяет описать алгоритм с помощью слов и предложений. Табличное задание служит для представления алгоритма в виде таблицы и расчетных формул. Блок-схема – это графическое представление логической структуры алгоритма, в которой каждое действие записывается соответствующей геометрической фигурой (см. таблицу 1), а внутри блоков записывается содержание этих действий (см. рис. 1).

Таблица 1. Основные блоки.

№№ п/п		Название		Обозначение		Пояснения
1		2		3		4
1		Процесс				Вычислительное действие или их последовательность
2		Решение				Проверка условия ( блок сравнения )
3		Модификация				Начало цикла
4		Документ				Печать результатов
5		Перфокарта				Ввод данных из блока анных Ввод данных с клавиатуры
6		Пуск, останов				Начало, конец
7		Соединитель				Разрыв линии потока
8	Комментарий				Пояснения, заголовки

Рис. 1.Примеры изображения элементов блок-схем.

В блоке организации циклов

помещается следующая информация:

I - главная управляющая циклом;

A1 - начальное значение главной управляющей циклом;

A2 - конечное значение главной управляющей циклом;

A3 - шаг изменения значения главной управляющей циклом.

Параметры А1, А2, А3 главной управляющей циклом записываются через запятую. Если шаг изменения главной управляющей циклом А3 равен единице, то А3 в записи может опускаться.

Текст комментария может содержать любые символы языка.

Пути вычисления (связи между блоками) указываются стрелками. При естественном ходе вычислений - сверху вниз и слева направо - стрелки можно не указывать.

В зависимости от структуры алгоритма различают следующие типы – линейный, разветвленный, циклический.

Линейный алгоритм не содержит логических условий и имеет одну ветвь вычислений.

Пример 1: Вычислить высоты треугольника со сторонами А, В, С по формуле Герона:

где - полупериметр треугольника.

Введем дополнительную переменную:

.

Блок - схема алгоритма предложенной задачи представлена на рис. 2.

Разветвляющийся алгоритм содержит одну или несколько ветвей вычислений. Вычисления идут по одному из нескольких возможных путей в зависимости от значений исходных данных или промежуточных результатов.

Пример 2: Вычислить значения функции , где: n и x - заданные параметры.

Блок - схема предложенной задачи представлена на рис.3.

Рис.2. Рис.3.

Циклический алгоритм содержит многократно повторяемые части.

Пример 3: Вычислить при изменении x от 0 до 3 с шагом 0,1.

Предложенная задача может быть решена двумя способами:

1. с изменением параметра x математическим способом и использованием блока сравнения. Блок-схема представлена на рис. 4;

1. с изменением параметра x с помощью блока организации цикла. Блок-схема представлена на рис. 5.

Рис. 4. Рис. 5.

Во время работы персональный компьютер (ПК) выполняет заданную программу, а программа является заданным алгоритмом, записанным в специальных обозначениях.

Правила записи алгоритма для выполнения его вычислительной машиной оказываются очень жесткими – автомат не может ничего додумать за человека. Совокупность средств и правил представления алгоритма в виде, пригодном для выполнения вычислительной машиной, называется языком программирования, а каждый алгоритм, записанный на некотором языке программирования, называется программой. Язык программирования нам необходим для того, чтобы написать текст программы, т.е. перечень инструкций, необходимых для решения поставленной задачи. Программа – упорядоченная последовательность действий для ЭВМ, реализующая алгоритм решения какой-либо задачи.

Программированием называется процесс подготовки задач

для их решения на ЭВМ. В настоящее время существуют много языков программирования, они отличаются количеством встроенных функций, графическими возможностями и т.п. Сравнение языков программирования Паскаля и Бейсика показывает, что текст алгоритма в виде программы на Бейсике содержит больше подробностей о действиях вычислительной машины, а текст на Паскале яснее выражает математическую сущность алгоритма.

Microsoft Quick BASIC (Qbasic - просто Быстрый) "Бейсик"- диалоговый учебный язык программирования для персональных компьютеров. На современных компьютерах используется следующие версии Basic: GWBasic, QBasic 4.5, Turbo Basic для DOS, Visual Basic 3.0-6.0 для Windows. Здесь мы рассмотрим QBasic 4.5. QBasic входит в состав операционной системы MS-DOS 6.0-6.22. Есть русифицированная версия QBasic.

Qbasic является интерпретатором, т.е. программы, написанные на этом языке, могут выполняться только внутри его интегрированной среды. Однако это является и недостатком Qbasic. Qbasic, в отличии от более ранних версий языка Basic, поддерживает современные средства модульного программирования. Это свойство поднимает его до современных языков программирования. К достоинствам языка QBasic также следует отнести то, что

1. Qbasic содержит хороший экранный редактор;

2. Qbasic не ограничивает длину программы;

3. Qbasic отменяет необходимость нумерации строк

4. Qbasic позволяет использовать локальные переменные.