Управление как информационный процесс. Замкнутые и разомкнутые системы управления, назначение обратной связи. Примеры
C:\GAMES\CHESS\chess.exe
C:\TEXT\proba.txt
В операционной системе MS-DOS операции с файлами (копирование, удаление, переименование, печать и т. д.) можно производить непосредственно из командной строки с помощью команд (copy, delete, rename, print). Однако это неудобно для пользователя, т. к. требует запоминания форматов команд операционной системы. Для работы с файлами обычно используется программная оболочка Norton Commander, которая представляет пользователю удобные возможности поиска файлов и операций над ними с помощью функциональных клавиш и мыши.
В операционной системе Windows операции с файлами можно производить с помощью мыши с использованием технологии “возьми и перенеси”.
Билет №7
1.Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. Информационная деятельность человека. Примеры.
В современном мире роль информатики, средств обработки, передачи, накопления информации неизмеримо возросла. Средства информатики и вычислительной техники сейчас во многом определяют научно-технический потенциал страны, уровень развития ее народного хозяйства, образ жизни и деятельности человека.
Для целенаправленного использования информации ее необходимо собирать, преобразовывать, передавать, накапливать и систематизировать. Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, будем называть информационными процессами.
Получение и преобразование информации является необходимым условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования. Живые существа способны не только воспринимать информацию из окружающей среды с помощью органов чувств, но и обмениваться ею между собой.
Человек также воспринимает информацию с помощью органов чувств, а для обмена информацией между людьми используются языки. За время развития человеческого общества таких языков возникло очень много. Прежде всего, это родные языки (русский, татарский, английский и др.), на которых говорят многочисленные народы мира. Роль языка для человечества исключительно велика. Без него, без обмена информацией между людьми было бы невозможным возникновение и развитие общества.
Информационные процессы характерны не только для живой природы, человека, общества. Человечеством созданы технические устройства —автоматы, работа которых также связана с процессами получения, передачи и хранения информации. Например, автоматическое устройство, называемое термостатом, воспринимает информацию о температуре помещения и в зависимости от заданного человеком температурного режима включает или отключает отопительные приборы.
Деятельность человека, связанную с процессами получения, преобразования, накопления и передачи информации, называют информационной деятельностью.
Тысячелетиями предметами труда людей были материальные объекты. Все орудия труда от каменного топора до первой паровой машины, электромотора или токарного станка были связаны с обработкой вещества, использованием и преобразованием энергии. Вместе с тем человечеству пришлось решать задачи управления, задачи накопления, обработки и передачи информации, опыта, знания, возникают группы людей, чья профессия связана исключительно с информационной деятельностью. В древности это были, например, военачальники, жрецы, летописцы, затем — ученые и т. д.
Однако число людей, которые могли воспользоваться информацией из письменных источников, было ничтожно мало. Во-первых, грамотность была привилегией крайне ограниченного крута лиц и, во-вторых, древние рукописи создавались в единичных (иногда единственных) экземплярах.
Новой эрой в развитии обмена информацией стало изобретение книгопечатания. Благодаря печатному станку, созданному И. Гуттенбергом в 1440 году, знания, информация стали широко тиражируемыми, доступными многим людям. Это послужило мощным стимулом для увеличения грамотности населения, развития образования, науки, производства.
По мере развития общества постоянно расширялся круг людей, чья профессиональная деятельность была связана с обработкой и накоплением информации. Постоянно рос и объем человеческих знаний, опыта, а вместе с ним количество книг, рукописей и других письменных документов. Появилась необходимость создания специальных хранилищ этих документов — библиотек, архивов. Информацию, содержащуюся в книгах и других документах, необходимо было не просто хранить, а упорядочивать, систематизировать. Так возникли библиотечные классификаторы, предметные и алфавитные каталоги и другие средства систематизации книг и документов, появились профессии библиотекаря, архивариуса.
В результате научно-технического прогресса человечество создавало все новые средства и способы сбора, хранения, передачи информации. Но важнейшее в информационных процессах — обработка, целенаправленное преобразование информации осуществлялось до недавнего времени исключительно человеком. Вместе с тем постоянное совершенствование техники, производства привело к резкому возрастанию объема информации, с которой приходится оперировать человеку в процессе его профессиональной деятельности. Развитие науки, образования обусловило быстрый рост объема информации, знаний человека. Если в начале прошлого века общая сумма человеческих знаний удваивалась приблизительно каждые пятьдесят лет, то в последующие годы — каждые пять лет.
Выходом из создавшейся ситуации стало создание компьютеров, которые во много раз ускорили и автоматизировали процесс обработки информации.
Первая электронная вычислительная машина “ЭНИАК” была разработана в США в 1946 году. В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году под руководством академика В. А. Лебедева.
В настоящее время компьютеры используются для обработки не только числовой, но и других видов информации. Благодаря этому информатика и вычислительная техника прочно вошли в жизнь современного человека, широко применяются в производстве, проектно-конструкторских работах, бизнесе и многих других отраслях.
Компьютеры в производстве используются на всех этапах: от конструирования отдельных деталей изделия, его дизайна до сборки и продажи. Система автоматизированного производства (САПР) позволяет создавать чертежи, сразу получая общий вид объекта, управлять станками по изготовлению деталей. Гибкая производственная система (ГПС) позволяет быстро реагировать на изменение рыночной ситуации, оперативно расширять или сворачивать производство изделия или заменять его другим. Легкость перевода конвейера на выпуск новой продукции дает возможность производить множество различных моделей изделия. Компьютеры позволяют быстро обрабатывать информацию от различных датчиков, в том числе от автоматизированной охраны, от датчиков температуры для регулирования расходов энергии на отопление, от банкоматов, регистрирующих расход денег клиентами, от сложной системы томографа, позволяющей “увидеть” внутреннее строение органов человека и правильно поставить диагноз.
Компьютер находится на рабочем столе специалиста любой профессии. Он позволяет связаться по специальной компьютерной почте с любой точкой земного шара, подсоединиться к фондам крупных библиотек не выходя из дома, использовать мощные информационные системы — энциклопедии, изучать новые науки и приобретать различные навыки с помощью обучающих программ и тренажеров. Модельеру он помогает разрабатывать выкройки, издателю компоновать текст и иллюстрации, художнику — создавать новые картины, а композитору — музыку. Дорогостоящий эксперимент может быть полностью просчитан и имитирован на компьютере.
Разработка способов и методов представления информации, технологии решения задач с использованием компьютеров, стала важным аспектом деятельности людей многих профессий.
Билет №8
Управление как информационный процесс. Замкнутые и разомкнутые системы управления, назначение обратной связи. Примеры.
Управление есть целенаправленное воздействие управляющего объекта на объект управления, осуществляемое для организации функционирования объекта управления по заданной программе.
Простейшая ситуация - два объекта: один - управляющий, другой - управляемый. Например, человек и телевизор, хозяин и собака, светофор и автомобиль. В первом приближении взаимодействие между такими объектами можно описать следующей схемой:
В приведенных примерах управляющее воздействие производится в разной форме: человек нажимает клавишу или поворачивает ручку управления телевизором, хозяин голосом подает команду собаке, светофор разными цветами управляет движением автомобилей на перекрестке.
С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд. В примере с телевизором через технические средства управления передаются команды типа "включить-выключить", "переключить канал" и др. Хозяин передает собаке команды "сидеть", "лежать", "взять" голосом. Световые сигналы светофора шофер воспринимает как команды: "красный - стоять", "зеленый - ехать", "желтый - приготовиться". В данном выше определении сказано, что управление есть целенаправленный процесс, т. е. команды отдаются не случайным образом, а с вполне определенной целью. В простейшем случае цель может быть достигнута после выполнения одной команды. Для достижения более сложной цели бывает необходимо выполнить последовательность (серию) команд.
Последовательность команд, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом.
В таком случае объект управления можно назвать исполнителем управляющего алгоритма. В приведенных выше примерах телевизор, собака, автомобиль являются исполнителями управляющих алгоритмов, направленных на вполне конкретные цели (посмотреть интересующую передачу, выполнить определенное задание хозяина, благополучно проехать перекресток).
Если внимательно обдумать рассматриваемые примеры, то приходишь к выводу, что строго в соответствии с рассмотренной схемой работает только система "светофор - автомобили". Светофор "не глядя" управляет движением машин, не обращая внимание на обстановку на перекрестке. Совсем иначе протекает процесс управления телевизором или собакой. Прежде чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном канале, то переключит телевизор на следующий канал; если собака не выполнила команду "лежать!", хозяин повторит эту команду. Из этих примеров можно сделать вывод, что управляющий не только отдает команды, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью. Обратная связь - это процесс передачи информации о состоянии объекта управления к управляющему объекту.
Управлению с обратной связью соответствует следующая схема:
Системы управления с обратной связью называются замкнутыми системами управления, а системы управления, не имеющие корректирующей обратной связи, - разомкнутыми системами.
В варианте управления без обратной связи алгоритм может представлять собой только однозначную последовательность команд. Например, алгоритм работы светофора: красный – желтый – зеленый – красный – желтый – зеленый - и т. д. При наличии обратной связи алгоритм может быть более гибким, допускающим альтернативы и повторения. При этом сам управляющий должен быть достаточно «интеллектуальным» для того, чтобы, получив информацию по обратной связи, проанализировать её и принять решение о следующей команде. Во всех случаях, где управляющим является человек, это условие выполнено.
Если вместо светофора на перекрестке дорог работает милиционер-регулировщик, то управление движением станет более рациональным. Регулировщик следит за скоплением машин на пересекающихся дорогах и дает "зеленую улицу" в том направлении, в котором в данный момент это нужнее. Таким образом, при наличии обратной связи и "интеллектуального" управляющего, алгоритмы управления могут иметь сложную структуру, содержащую альтернативные команды (ветвления) и повторяющиеся команды (циклы).
Билет №9
1. Текстовый редактор. Назначение и основные возможности.
Для работы с текстами на компьютере используются программные средства, называемые текстовыми редакторами или текстовыми процессорами. Существует большое количество разнообразных текстовых редакторов, различающихся по своим возможностям, — от очень простых учебных до мощных, многофункциональных программных средств, называемых издательскими системами, которые используются для подготовки к печати книг, журналов и газет. Наиболее известны среди пользователей IBM-совместимых компьютеров текстовые редакторы Lexicon и Word for Windows.
Основное назначение текстовых редакторов — создавать текстовые файлы, редактировать тексты, просматривать их на экране, изменять формат текстового документа, распечатывать его на принтере.
Набираемый на клавиатуре компьютера текст воспроизводится на экране дисплея в рабочем поле редактора. Специальный значок — курсор указывает то место на экране, на которое пользователь в данный момент может оказывать воздействие (создавать, изменять символы и т. д.) с помощью редактора. Работая с текстовым редактором, можно получить на экране информацию о текущем состоянии курсора, т. е. его координатах на экране (номер строки и позиции в строке), а также о номере страницы текста, его формате, используемом шрифте и т.д.
Интерфейс практически каждого текстового редактора позволяет иметь на экране меню команд управления редактором — изменение режимов работы, обращение за помощью, форматирование текста, печати и т. д. Как правило, меню имеет не только текстовую форму, но и форму пиктограмм, указывающих на выполняемую команду.
Функциональные возможности большинства современных текстовых редакторов позволяют пользователю выполнять следующие операции:
• набирать текст с клавиатуры;
• исправлять символы, вставлять новый символ на место ошибочного;
• вставлять и удалять группы символов в пределах строк, не набирая заново всю строку, а сдвигая часть ее влево/вправо в режиме вставки;
• копировать фрагмент текста, используя определенную часть памяти— так называемый “буфер” (или “карман”, как говорят программисты) для временного хранения копируемых фрагментов текста;
• удалять одну или несколько строк, копировать и перемещать их в другое место текста;
• раздвигать строки набранного текста, чтобы вставить туда новый фрагмент;
• вставлять фрагменты из других текстов, просматривать тексты и обнаруживать встречающиеся в этом тексте слова или группы слов, заранее выделенных пользователем;
• сохранять набранный текст (а при необходимости и все промежуточные варианты этого текста) в виде файла на магнитном диске или другом запоминающем устройстве;
• форматировать текст (т. е. изменять длину строки, межстрочные расстояния, выравнивать текст по краю или середине строки и т. д.);
• изменять шрифты, их размер, делать выделения с помощью подчеркивания или применения различного начертания букв (курсивного, полужирного и т. п.);
• распечатывать подготовленный текст на принтере.
Большинство редакторов текста имеют также режим орфографического контроля текста. В этом случае в памяти компьютера хранится достаточно большой словарь. Благодаря этому становится возможным автоматический поиск орфографических ошибок в тексте и последующее их исправление.
Широкие возможности текстовых редакторов позволили компьютеру практически вытеснить пишущие машинки из делопроизводства, а использование компьютерных издательских систем во многом изменило организацию подготовки рукописи к изданию, автоматизировало труд людей нескольких типографских профессий — верстальщика, наборщика, корректора и др.
Билет №10
1.Графический редактор. Назначение и основные возможности.
Появление графических дисплеев существенно расширило возможности компьютерной графики. Она стала повсеместно применяться в инженерно-конструкторской работе, архитектуре, дизайне, геодезии и картографии, полиграфии, кино, телевидении, рекламе и т. д.
На графическом дисплее совокупности точек (так называемых “пикселов” — от английских слов picture element) различного цвета позволяют создавать статическое и даже динамическое (изменяющееся, движущееся) изображение. Работой графического дисплея управляет графический адаптер, состоящий из двух частей: видеопамяти и дисплейного процессора. Видеопамять (часть ОЗУ) служит для хранения видеоинформации — двоичного кода изображения. Дисплейный процессор управляет лучами электронно-лучевой трубки дисплея в соответствии с информацией, хранящейся в видеопамяти. Дисплейный процессор непрерывно “просматривает” (50—60 раз в секунду) содержимое видеопамяти и выводит его на экран.
Для построения, коррекции, сохранения и получения “бумажных” копий рисунков и других изображений используется специальная программа — графический редактор.
Для создания изображений в графическом редакторе используются определенные “инструменты” — линейка (“отрезок”), прямоугольник, круг, эллипс и т. д. Такие инструменты, позволяющие изображать простые фигуры, называются “графическими примитивами”. Это как бы простейшие элементы, из которых строится изображение. Чтобы воспользоваться инструментом, необходимо выбрать соответствующий “графический примитив” и установить курсор в ту точку экрана, где необходимо изобразить выбранную фигуру.
Функции всех графических редакторов приблизительно одинаковы (один из простейших графических редакторов для IBM-совместимых компьютеров — Paintbrush). Они позволяют пользователю:
— создавать рисунки из графических примитивов;
— применять для рисования различные цвета и “кисти” (т. е. использовать линии различной ширины и конфигурации);
— “вырезать” рисунки или их части, временно хранить их в буфере (“кармане”) или запоминать на внешних носителях;
— перемещать фрагмент рисунка по экрану;
— “склеивать” один рисунок с другим;
— увеличивать фрагмент рисунка для того, чтобы прорисовать мелкие детали;
— добавлять к рисункам текст.
Многие графические редакторы позволяют также создавать компьютерную мультипликацию (анимацию), т. е. создавать на компьютере движущиеся изображения.
“Среда” графического редактора состоит из трех основных частей.
Инструментальная часть — набор пиктограмм, изображающих инструменты. Обычно это — “кисть” для изображения линий произвольной конфигурации, “линейка” для проведения отрезков прямых, “круг”, “прямоугольник”, “эллипс” для создания соответствующих фигур, “ластик” для стирания изображений, “валик” для закраски фигур, “ножницы” для вырезания фрагментов изображений. Другая часть среды — палитра для выбора цвета изображений. Наконец, третья часть — меню команд редактора. Эти части среды обычно располагаются по краям экрана. Центральная часть экрана предназначена для рабочего поля (или, как говорят, “холста”), на котором создаются изображения.
Графический редактор, как правило, имеет следующие основные режимы работы: режим выбора и настройки инструмента, режим выбора цвета, режим работы с рисунком (рисование и редактирование), режим работы с внешними устройствами.
Работая с графическим редактором, пользователь применяет не только клавиатуру, но и (для большинства современных компьютеров и редакторов) манипулятор мышь. Создавая изображения на экране компьютера, можно не только рисовать их самому, но и использовать другие изображения, например, фотографии, рисунки из книг и т. д. Для ввода такой дополнительной графической информации в компьютер используется специальное устройство — сканер.
Билет №11
1.Электронные таблицы. Назначение и основные возможности.
Для представления данных в удобном виде используют таблицы. Компьютер позволяет представлять их в электронной форме, а это дает возможность не только отображать, но и обрабатывать данные. Класс программ, используемых для этой цели, называется электронными таблицами.Особенность электронных таблиц заключается в возможности применения формул для описания связи между значениями различных ячеек. Расчет по заданным формулам выполняется автоматически. Изменение содержимого какой-либо ячейки приводит к пересчету значений всех ячеек, которые с ней связаны формульными отношениями и, тем самым, к обновлению всей таблицы в соответствии с изменившимися данными.
Применение электронных таблиц упрощает работу с данными и позволяет получать результаты без проведения расчетов вручную или специального программирования. Наиболее широкое применение электронные таблицы нашли в экономических и бухгалтерских расчетах, но и в научно-технических задачах электронные таблицы можно использовать эффективно, например, для:
· проведения однотипных расчетов над большими наборами данных;
· автоматизации итоговых вычислений;
· решения задач путем подбора значений параметров, табулирования формул;
· обработки результатов экспериментов;
· проведения поиска оптимальных значений параметров;
· подготовки табличных документов;
· построения диаграмм и графиков по имеющимся данным.
Одним из наиболее распространенных средств работы с документами, имеющими табличную структуру, является программа Microsoft Excel. Программа Microsoft Excel предназначена для работы с таблицами данных, преимущественно числовых. При формировании таблицы выполняют ввод, редактирование и форматирование текстовых и числовых данных, а также формул. Наличие средств автоматизации облегчает эти операции.
Документ Excel называется рабочей книгой. Рабочая книга представляет собой набор рабочих листов, каждый из которых имеет табличную структуру и может содержать одну или несколько таблиц. В окне документа в программе Excel отображается только текущий рабочий лист, с которым и ведется работа. Рабочий лист состоит из строк и столбцов. Столбцы озаглавлены прописными латинскими буквами и, далее, двухбуквенными комбинациями. Всего рабочий лист может содержать до 256 столбцов, пронумерованных от А до IV. Строки последовательно нумеруются цифрами, от 1 до 65 536 (максимально допустимый номер строки).
На пересечении столбцов и строк образуются ячейки таблицы. Они являются минимальными элементами для хранения данных. Обозначение отдельной ячейки сочетает в себе номера столбца и строки (в этом порядке), на пересечении которых она расположена, например: А1 или DE234. Обозначение ячейки (ее номер) выполняет функции ее адреса. Адреса ячеек используются при записи формул, определяющих взаимосвязь между значениями, расположенными в разных ячейках.
Одна из ячеек всегда является активной и выделяется рамкой активной ячейки. На данные, расположенные в соседних ячейках, можно ссылаться в формулах, как на единое целое. Такую группу ячеек называют диапазоном. Наиболее часто используют прямоугольные диапазоны, образующиеся на пересечении группы последовательно идущих строк и группы последовательно идущих столбцов. Отдельная ячейка может содержать данные, относящиеся к одному из трех типов: текст, число или формула,– а также оставаться пустой.
Вычисления в таблицах программы Excel осуществляются при помощи формул. Формула может содержать числовые константы, ссылки на ячейки и функции Excel, соединенные знаками математических операций. Если ячейка содержит формулу, то в рабочем листе отображается текущий результат вычисления этой формулы. Формула может содержать ссылки, то есть адреса ячеек, содержимое которых используется в вычислениях. Это означает, что результат вычисления формулы зависит от числа, находящегося в другой ячейке. По умолчанию, ссылки на ячейки в формулах рассматриваются как относительные. Это означает, что при копировании формулы адреса в ссылках автоматически изменяются в соответствии с относительным расположением исходной ячейки и создаваемой копии.
При абсолютной адресации адреса ссылок при копировании не изменяются, так что ячейка, на которую указывает ссылка, рассматривается как нетабличная. Для изменения способа адресации при редактировании формулы надо выделить ссылку на ячейку и нажать клавишу F4. Элементы номера ячейки, использующие абсолютную адресацию, предваряются символом $. Например, при последовательных нажатиях клавиши F4номер ячейки А1 будет записываться как А1,$А$1,А$1 и $А1.В двух последних случаях один из компонентов номера ячейки рассматривается как абсолютный, а другой – как относительный.
В программе Excel термин диаграмма используется для обозначения всех видов графического представления числовых данных. Диаграмма представляет собой вставной объект, внедренный на один из листов рабочей книги. Она может располагаться на том же листе, на котором находятся данные, или на любом другом листе (часто для отображения диаграммы отводят отдельный лист). Диаграмма сохраняет связь с данными, на основе которых она построена, и при обновлении этих данных немедленно изменяет свой вид. Для построения диаграммы обычно используют Мастер диаграмм, запускаемый щелчком на кнопке Мастер диаграмм на стандартной панели инструментов.
Билет № 12
1.Система управления базами данных. Назначение и основные возможности.
База данных – это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.
Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется система управления базами данных (СУБД). СУБД используются для упорядоченного хранения и обработки больших объемов информации.
СУБД организует хранение информации таким образом, чтобы ее было удобно:
· просматривать,
· пополнять,
· изменять,
· искать нужные сведения,
· делать любые выборки,
· осуществлять сортировку в любом порядке.
Классификация баз данных:
1. По характеру хранимой информации:
— Фактографические (картотеки),
— Документальные (архивы)
2. По способу хранения данных:
— Централизованные (хранятся на одном компьютере),
— Распределенные (используются в локальных и глобальных компьютерных сетях).
3. По структуре организации данных:
— Табличные (реляционные),
— Иерархические,
Информация в базах данных структурирована на отдельные записи, которыми называют группу связанных между собой элементов данных. Характер связи между записями определяет два основных типа организации баз данных: иерархический и реляционный.
В иерархической базе данных записи упорядочиваются в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться последовательным «спуском» со ступени на ступень. Иерархическая база данных по своей структуре соответствует структуре иерархической файловой системы.
Реляционная база данных, по сути, представляет собой двумерную таблицу.
Столбцы таблицы называются полями: каждое поле характеризуется своим именем и топом данных. Поле БД – это столбец таблицы, содержащий значения определенного свойства.
В реляционной БД используются четыре основных типов полей:
· Числовой,
· Символьный (слова, тексты, коды и т.д.),
· Дата (календарные даты в форме «день/месяц/год»),
· Логический (принимает два значения: «да» - «нет» или «истина» - «ложь»).
Строки таблицы являются записями об объекте. Запись БД – это строка таблицы, содержащая набор значения определенного свойства, размещенный в полях базы данных.
Системы управления базами данных позволяют объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определенным критериям и т. п.
Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы.
Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним.
Популярные СУБД -FoxPro, Access for Windows, Paradox.Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:
· хранение большого объема информации;
· быстрый поиск требуемой информации;
· добавление, удаление и изменение хранимой информации;
· вывод ее в удобном для человека виде.
Билет №13
1.Понятие алгоритма. Свойства алгоритма. Возможность автоматизации деятельности человека. Примеры.
Каждый из нас постоянно встречается с множеством задач от самых простых и хорошо известных до очень сложных. Для многих задач существуют определенные правила (инструкции, предписания), объясняющие исполнителю, как решать данную задачу. Эти правила человек может изучать заранее или сформулировать сам в процессе решения задачи. Такие правила принято называть алгоритмами.
Под алгоритмом понимают понятное и точное предписание (указание) исполнителю совершить определенную последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или решение поставленной задачи.
Слово алгоритм происходит от algorithmi — латинской формы написания имени великого математика IX в. аль-Хорезми, который сформулировал правила выполнения арифметических действий. Первоначально под алгоритмами и понимали только правила выполнения четырех арифметических действий над многозначными числами. В дальнейшем это понятие стали использовать вообще для обозначения последовательности действий, приводящих к решению поставленной задачи.
Каждое указание алгоритма предписывает исполнителю выполнить одно конкретное законченное действие. Исполнитель не может перейти к выполнению следующей операции, не закончив полностью выполнения предыдущей. Предписания алгоритма надо выполнять последовательно одно за другим, в соответствии с указанным порядком их записи. Выполнение всех предписаний гарантирует правильное решение задачи. Данный алгоритм будет понятен исполнителю, умеющему работать с циркулем и знающему, что такое поставить ножку циркуля, провести окружность и т. д.
Анализ примеров различных алгоритмов показывает, что запись алгоритма распадается на отдельные указания исполнителю выполнить некоторое законченное действие. Каждое такое указание называется командой. Команды алгоритма выполняются одна за другой. После каждого шага исполнения алгоритма точно известно, какая команда должна выполняться следующей.
Поочередное выполнение команд алгоритма за конечное число шагов приводит к решению задачи, к достижению цели. Разделение выполнения решения задачи на отдельные операции (определенные команды) — важное свойство алгоритмов, называемое дискретностью.
Каждый алгоритм строится в расчете на некоторого исполнителя. Для того чтобы исполнитель мог решить задачу по заданному алгоритму, необходимо, чтобы он был в состоянии понять и выполнить каждое действие, предписываемое командами алгоритма. Такое свойство алгоритмов называется определенностью (или точностью) алгоритма.
Совокупность команд, которые могут быть выполнены исполнителем, называется системой команд исполнителя.
Еще одно важное требование, предъявляемое к алгоритмам, — результативность (или конечность) алгоритма. Оно означает, что исполнение алгоритма должно закончиться за конечное число шагов.
Выполняя алгоритм, исполнитель может не вникать в смысл того, что он делает, и вместе с тем получать нужный результат. В таком случае говорят, что исполнитель действует формально, т. е. отвлекается от содержания поставленной задачи и только строго выполняет некоторые правила, инструкции. Это очень важная особенность алгоритмов. Наличие алгоритма формализовало процесс, исключило рассуждения. Если обратиться к примерам других алгоритмов, то можно увидеть, что и они позволяют исполнителю действовать формально. Таким образом, создание алгоритма дает возможность решать задачу формально, механически исполняя команды алгоритма в указанной последовательности.
Построение алгоритма для решения задачи из какой-либо области требует от человека глубоких знаний в этой области, бывает связано с тщательным анализом поставленной задачи, сложными, иногда очень громоздкими рассуждениями. Но когда алгоритм создан, решение задачи по готовому алгоритму уже не требует каких-либо рассуждений и сводится только к строгому выполнению команд алгоритма. В этом случае исполнение алгоритма можно поручить не человеку, а машине. Действительно, простейшие операции, на которые при создании алгоритма расчленяется процесс решения задачи, может реализовать и машина, специально созданная для выполнения отдельных команд алгоритма и выполняющая их в последовательности, указанной в алгоритме. Это положение и лежит в основе работы автоматических устройств, автоматизации деятельности человека.
Билет №14
1.Линейная алгоритмическая структура. Команда присваивания. Примеры
Алгоритмы можно представлять как некоторые структуры, состоящие из отдельных базовых (т.е. основных) элементов. Логическая структура любого алгоритма может быть представлена комбинацией (суперпозицией) четырех базовых структур: следование, ветвление, цикл, подпрограмма. Характерной особенностью базовых структур является наличие в них одного входа и одного выхода.
|
Базовая структура "следование" (линейная алгоритмическая конструкция) образуется последовательностью действий, следующих одно за другим. Простейшие задачи имеют линейный алгоритм решения. Это означает, что такой алгоритм не содержит проверок условий и повторений, действия в нем выполняются последовательно, одно за другим, т.е. при его реализации используется структура "следование".
Чаще всего алгоритмы предполагают обработку некоторых величин. Величина – это элемент данных с точки зрения их смыслового (семантического) содержания или обработки. При разработке алгоритма данные можно разбить по смыслу на входные – аргументы, выходные – результаты и промежуточные. Исходные (входные) – это данные, известные перед выполнением задачи, из условия. Выходные данные – результат решения задачи. Переменные, которые не являются ни аргументом, ни результатом алгоритма, а используются только для обозначения вычисляемого промежуточного значения, называются промежуточными. Во время выполнения алгоритма в каждый конкретный момент величина имеет какое-то значение или не определена.
Постоянной называется величина, значение которой не изменяется (и не может быть изменено в принципе) в процессе исполнения алгоритма, а остается одним и тем же, указанным в тексте алгоритма.
Переменной называется величина, значение которой меняется в процессе исполнения алгоритма.
Для того чтобы переменная величина могла определить или изменить свое значение, новое значение должно быть ей присвоено.
Оператор присваивания – один из самых простых и наиболее часто используемых операторов в любом языке программирования. Он предназначен для вычисления нового значения некоторой переменной, а также для определения значения, возвращаемого функцией.
В общем виде оператор присваивания можно записать так:
<переменная> <знак команды присваивания> <выражение>
Оператор выполняется следующим образом. Вычисляется выражение в правой части присваивания. После этого переменная, указанная в левой части, получает вычисленное значение. При этом тип выражения должен быть совместим по присваиванию с типом переменной.
Свойства присваивания:
· пока переменной не присвоено значение, она остается неопределенной;
· значение, присвоенное переменной, сохраняется в ней вплоть до выполнения следующего присваивания этой переменной нового значения;
· новое значение, присвоенное переменной, заменяет ее предыдущее значение.
Выражения записываются в виде линейных последовательностей символов (без подстрочных и надстрочных символов, обыкновенных дробей и т.д.), что позволяет вводить их в компьютер.
Различают выражения арифметические, логические и строковые.
Арифметические выражения служат для определения одного числового значения.
Например, (1+ x)/2. Значение этого выражения при х=3 равно 2.
Пример 1. Пешеход шел по пересеченной местности. Его скорость движения по равнине – v1 км/ч, в гору – v2 км/ч и под гору – v3 км/ч. Время движения соответственно t1, t2 и t3 ч. Какой путь прошел пешеход?
Составим алгоритм решения этой задачи (команда присваивания здесь обозначена знаком ":="):
1.Ввести v1, v2, v3, t1, t2, t3
2.S1=v1*t1.
3.S2=v2*t2.
4.S3=v3*t3.
5.S=S1+S2+S3.
6.Вывести значение S.
7.Конец.
Для проверки работоспособности алгоритма необходимо задать значения входных переменных, вычислить конечный результат по алгоритму и сравнить с результатом ручного счета. В разработанном алгоритме v1, v2, v3, t1, t2, t3 – аргументы, S – результат, S1, S2, S3 – промежуточные величины.
Билет №15
1.Алгоритмическая структура "ветвление". Команда ветвления. Примеры.
Разветвляющий алгоритм – это алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий.
Ветвление -это такая форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения (невыполнения) некоторого условия совершается либо одна, либо другая последовательность действий.
Команду ветвления называют также развилкой, так как в зависимости от условия исполнитель выполнит либо одну либо другую команду, (либо пойдет налево или направо)
Различают полную и неполную формы ветвления.
Если условие верно(истинно), то исполнитель выполнит команду серия 1 после служебного слова то.
Если условие неверно (ложно), то исполнитель выполнит команду серия 2 после служебного слова иначе
Полное ветвление:
если <условие>
то серия 1
иначе серия 2
Например, найти значение функции У:
Решим задачу с помощью координатной прямой.
Вывод: условием является выражение X<=0
Запись на алгоритмическом языке:
если х<= 0
то y := 3*x
иначе y :=1/ x
всё
Билет №16
1.Алгоритмическая структура "цикл". Команда повторения.
Циклический алгоритм - алгоритм, предусматривающий многократное повторение одного и того же действия (одних и тех же операций) над новыми исходными данными.
К циклическим алгоритмам сводится большинство методов вычислений, перебора вариантов.
В алгоритмические структуры цикл входит серия команд, выполняемая многократно. Такая последовательность команд называется телом цикла.
Циклические алгоритмические структуры бывают двух типов:
- циклы со счетчиком, в которых тело цикла выполняется определенное количество раз;
- циклы с условием, в которых тело цикла выполняется до тех пор, пока выполняется условие.