Тема: Понятие алгоритма. Свойства алгоритма. Исполнители алгоритмов (назначение, среда, режим работы, система команд). Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ)
Информатика
Написать конспект и выполнить практическую работу.
Тема: Понятие алгоритма. Свойства алгоритма. Исполнители алгоритмов (назначение, среда, режим работы, система команд). Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ).
Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Джафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которой описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Само слово алгоритм возникло в Европе после перевода на латынь книги этого математика.
Алгоритм – описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.
Вы постоянно сталкиваетесь с этим понятием в различных сферах деятельности человека (кулинарные книги, инструкции по использованию различных приборов, правила решения математических задач...). Обычно мы выполняем привычные действия не задумываясь, механически. Например, вы хорошо знаете, как открывать ключом дверь. Однако, чтобы научить этому малыша, придется четко разъяснить и сами эти действия и порядок их выполнения:
1.Достать ключ из кармана.
2.Вставить ключ в замочную скважину.
3.Повернуть ключ два раза против часовой стрелки.
4. Вынуть ключ.
Если вы внимательно оглянитесь вокруг, то обнаружите множество алгоритмов которые мы с вами постоянно выполняем. Мир алгоритмов очень разнообразен. Несмотря на это, удается выделить общие свойства, которыми обладает любой алгоритм.
Свойства алгоритмов:
1.Дискретность (алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке);
2.Детерминированность (любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае);
3.Конечность (каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения);
4.Массовость (один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными);
5.Результативность (отсутствие ошибок, алгоритм должен приводить к правильному результату для всех допустимых входных значениях).
Виды алгоритмов:
1.Линейный алгоритм (описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке);
2.Циклический алгоритм (описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено задание);
3.Разветвляющий алгоритм (алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий)
4.Вспомогательный алгоритм (алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя).
Для более наглядного представления алгоритма широко используется графическая форма - блок-схема, которая составляется из стандартных графических объектов.
| Вид стандартного графического объекта | Назначение |
 | Начало алгоритма |
 | Конец алгоритма |
 | Выполняемое действие записывается внутри прямоугольника |
 | Условие выполнения действий записывается внутри ромба |
 | Счетчик кол-во повторов |
 | Последовательность выполнения действий. |
Стадии создания алгоритма:
1.Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной человеку, который его разрабатывает.
2.Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной тому объекту (в том числе и человеку), который будет выполнять описанные в алгоритме действия.
Объект, который будет выполнять алгоритм, обычно называют исполнителем.
Исполнитель - объект, который выполняет алгоритм.
Идеальными исполнителями являются машины, роботы, компьютеры...
Исполнитель способен выполнить только ограниченное количество команд. Поэтому алгоритм разрабатывается и детализируется так, чтобы в нем присутствовали только те команды и конструкции, которые может выполнить исполнитель.
Исполнитель, как и любой объект, находится в определенной среде и может выполнять только допустимые в нем действия. Если исполнитель встретит в алгоритме неизвестную ему команду, то выполнение алгоритма прекратится.
Компьютер – автоматический исполнитель алгоритмов.
Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой.
Программирование - процесс составления программы для компьютера. Для первых ЭВМ программы записывались в виде последовательности элементарных операций. Это была очень трудоемкая и неэффективная работа. Поэтому в последствии были разработанные специальные языки программирования. В настоящее время существует множество искусственных языков для составления программ. Однако, так и не удалось создать идеальный язык, который бы устроил бы всех.
Паскаль - язык профессионального программирования, который назван в честь французского математика и философа Блеза Паскаля (1623-1662) и разработан в 1968-1971 гг. Никлаусом Виртом. Первоначально был разработан для обучения, но вскоре стал использоваться для разработки программных средств в профессиональном программировании.
Паскаль популярен среди программистов по следующим причинам:
· Прост для обучения.
· Отражает фундаментальные идеи алгоритмов в легко воспринимаемой форме, что предоставляет программисту средства, помогающие проектировать программы.
· Позволяет четко реализовать идеи структурного программирования и структурной организации данных.
· Использование простых и гибких структур управления: ветвлений, циклов.
· Надежность разрабатываемых программ.
Турбо Паскаль - это система программирования, созданная для повышения качества и скорости разработки программ (80-е гг.). Слово Турбо в названии системы программирования - это отражение торговой марки фирмы-разработчика Borland International (США).
Систему программирования Турбо Паскаль называют интегрированной (integration - объединение отдельных элементов в единое целое) средой программирования, т.к. она включает в себя редактор, компилятор, отладчик, имеет сервисные возможности.
Основные файлы Турбо Паскаля:
· Turbo.exe - исполняемый файл интегрированной среды программирования;
· urbo.hlp - файл, содержащий данные для помощи;
· Turbo.tp - файл конфигурации системы;
· 
Turbo.tpl - библиотека стандартных модулей, в которых содержатся встроенные процедуры и функции (SYSTEM, CRT, DOS, PRINTER, GRAPH, TURBO3, GRAPH3).
Для запуска интегрированной среды программирования нужно установить текущим каталог с Турбо Паскалем (TP7\BIN) и ввести команду: turbo.exe.
Окно программы содержит полосу меню, область окна и строку статуса.
Для входа в меню можно воспользоваться одним из способ:
· с помощью "мышки";
· с помощью клавиши F10;
· с помощью комбинации Alt+<выделенная буква>. О том, что мы в меню свидетельствует курсор - прямоугольник зеленого цвета.
Интегрированная среда программирования Турбо Паскаль позволяет иметь любое количество открытых окон, но в любой момент времени активным может быть только одно.
Активное окно - это окно с которым вы в настоящий момент работаете.
Общие горячие клавиши:
· F1 - выводит окно подсказки;
· F2 - сохраняет файл активного окна;
· F3 - появление диалогового окна и возможность открыть файл;
· F4 - запускает программу до строки, на которой стоит курсор;
· F5 - масштабирует диалоговое окно;
· F6 - переходит к следующему открытому окну;
· F7 - запускает программу в режиме отладки с заходом внутрь процедур;
· F8 - запускает программу в режиме отладки, минуя вызов процедур;
· F9 - компилирование программы в текущем окне;
· F10 - возвращение в меню.
Команды меню File:
· Open-F3 - открыть существующий файл (при активизации этой опции появляется окно со списком файлов, где можно выбрать необходимый),
· New - создать новый файл (очищает память редактора и переводит в режим создания нового файла, которому присваивается имя Noname.pas; имя можно изменить при записи файла на диск),
· Save-F2 - сохранить файл (переписывает файл из памяти редактора на диск),
· Save as - сохранить с новым именем,
· Save all - сохранить все в окнах (записывает содержимое всех окон редактора в соответствующие файлы),
· Change dir - смена каталога (позволяет изменить установленный по умолчанию диск или каталог),
· Print - печать файла,
· Get info - выдача информации о текущем состоянии программы и используемой памяти,
· DOS Shell - выход в DOS без выгрузки из памяти (для возврата ввести команду exit),
· Exit - выход и выгрузка из памяти.
Программы на языке Паскаль имеют блочную структуру:
1. Блок типа PROGRAM - имеет имя, состоящее только из латинских букв и цифр. Его присутствие не обязательно, но рекомендуется записывать для быстрого распознавания нужной программы среди других листингов.
2. Программный блок, состоящий в общем случае из 7 разделов:
3. раздел описания модулей (uses);
o раздел описания меток (label);
o раздел описания констант (const);
o раздел описания типов данных (type);
o раздел описания переменных (var);
o раздел описания процедур и функций;
o раздел описания операторов.
Общая структура программы на языке Паскаль:
| Рrogram ИМЯ..; {заголовок программы} Uses ...; {раздел описания модулей} Var ..; {раздел объявления переменных} ... Begin {начало исполнительной части программы} ... {последовательность ... операторов} End. {конец программы} |
Пример программы, которая осуществляет сложение двух чисел и выводит сумму на экран:
| Program Summa; Uses Crt;{Подключаем модуль Crt} Var number1, {переменная, в которой будет содержаться первое число} number2, {переменная, в которой будет содержаться второе число} rezult {переменная, в которой будет содержаться результат} :integer; {указывает тип целых чисел} Begin ClrScr;{Используем процедуру очистки экрана из модуля Crt} Write ('Введите первое число '); {Выводим на экран символы, записанные между апострофами} Readln (number1); {Введенное пользователем число считываем в переменную number1} Write ('Введите второе число '); {Выводим на экран символы, записанные между апострофами} Readln (number2); {Введенное пользователем число считываем в переменную number2} rezult := number1 + number2; {Находим сумму введенных чисел и присваиваем переменной rezult} Write ('Сумма чисел ', number1, ' и ', number2, ' равно ', rezult); {Выводим на экран строчку, содержащую ответ задачи} Readln;{Процедура задержки экрана} End. |
Задание
Задание 1. Изучите внешний вид системы программирования Турбо Паскаль.
Задание 2. Откройте файл, в который Вы запишите программу, выполняющую сложение двух чисел. Для этого нажмите клавишу F10, чтобы выйти в главное меню, затем клавишами перемещения курсора выберите опцию File, а в выпавшем меню команду New.
Найдите в этой программе заголовок, раздел описания переменных, признак начала программы, признак конца программы, тело программы, комментарий. Ответьте на вопросы:
1. Какое назначение переменных number1, number2, rezult?
2. Что обозначает строка: number1, number2, rezult : integer; ?
3. Если присвоить переменным number1 и number2 соответственно значение 5 и 7, то какую строчку выдаст компьютер при исполнении последней процедуры Write? Запишите ее в отчет.
4. Переведите с английского языка слова: Write, Read. Как вы думаете, что должен делать операторы с таким названием?
5. Как вы понимаете запись: readln(number1); ?
6. Чему равно значение переменной rezult после выполнения оператора: rezult := number1 + number2; ?
7. Что делает оператор присваивания в этой программе?
Контрольные вопросы
1. Что такое алгоритм?
2. Назовите и свойства ивиды алгоритмов?
3. Назовите стадии создания алгоритмов?
4. Что такое среда программирования?
5. Опишите среду программирования Тurbo Pascal.
6. Как сохранить текст программы в Тurbo Pascal?
7. Какова структура программы на языке Pascal?
8. Как осуществить запуск программы?