47933 (Основные понятия информатики), страница 6

Процесс составления программы на основе некоторого алгоритма называют программированием [7].

Можно выделить четыре подхода к программированию: структурное (процедурное), объектно-ориентированное, логическое и функциональное. В школе, как правило, изучаются структурное (процедурное) и объектно-ориентированное программирование.

Структурное (процедурное) программирование основывается на двух основных принципах: последовательной детализации алгоритма и использовании набора базовых структур. Алгоритм любой сложности можно построить с помощью основных алгоритмических структур. В качестве примера языка программирования, реализующего такой подход, можно привести язык Pascal.

Суть объектно-ориентированного программирования состоит в разработке программы как модели взаимодействующих объектов. Объект здесь — это некоторая структура данных (в том числе разных типов) и процедур их обработки, к которой можно обращаться по имени и описывать как единое целое. Формальное описание такого объекта называется классом. Объект в этом случае считается экземпляром некоторого класса. Примеры языков программирования, основанных на таком подходе: Java, C++.

Поскольку компьютер (а точнее, его процессор) оперирует не конструкциями языка программирования, а двоичными командами, то перед выполнением программа должна быть превращена в машинный код. Выполняют эту операцию программы-трансляторы.

Транслятор языка программирования (интерпретатор или компилятор) входит в состав среды (системы) программирования. Это программные комплексы, включающие специализированные текстовые редакторы, трансляторы, средства отладки и контроля за исполнением программ, средства разработки дополнительных элементов программ, библиотеки компонентов и многие другие средства, используемые профессиональными разработчиками системного и прикладного программного обеспечения.

Компилятор — это программа, автоматически преобразующая (транслирующая, компилирующая) исходный код языка высокого уровня в машинный код и создающая таким образом исполняемый файл. Он может быть запущен на исполнение операционной системой. В операционной системе Microsoft Windows такие файлы могут иметь расширение exe, com, dll [5].

Интерпретатор — это программа, преобразующая код языка высокого уровня в машинный код шаг за шагом, т. е. каждая команда преобразуется интерпретатором и выполняется компьютером, затем интерпретатор преобразует следующую команду, компьютер ее выполняет и т. д. (интерпретатор — «синхронный переводчик»). Недостаток интерпретаторов — низкая скорость выполнения программ. Примеры: интерпретаторы языков Basic и Java Script. Для языка Basic в настоящее время существуют как интерпретаторы, так и компиляторы

2)Система счисления – это знаковая система, в которой числа записываются по пределенным правилам, с помощью символов некого алфавита, которыми наз. Цифрами.

Для записи информации о количестве объектов используются числа. Числа записываются с использованием особых знаковых систем, которые называются системами счисления. Алфавит систем счисления состоит из символов, которые называются цифрами. Например, в десятичной системе счисления числа записываются с помощью десяти всем хорошо известных цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, б, 7, 8, 9.

Все системы счисления делятся на две большие группы: позиционные и не позиционные системы счисления. В позиционных системах счисления значение цифры зависит от ее положения в числе, а в непозиционных — не зависит.

Римская непозиционная система счисления. Самой распространенной из непозиционных систем счисления является римская. В качестве цифр в ней используются: I (1), V (5), X (10), L (50), С (100), D (500), М (1000).

Значение цифры не зависит от ее положения в числе. Например, в числе XXX (30) цифра X встречается трижды и в каждом случае обозначает одну и ту же величину - число 10, три числа по 10 в сумме дают 30.

Величина числа в римской системе счисления определяется как сумма или разность цифр в числе. Если меньшая цифра стоит слева от большей, то она вычитается, если справа - прибавляется. Например, запись десятичного числа 1998 в римской системе счисления будет выглядеть следующим образом:

MCMXCVIII = 1000 + (1000 - 100) + (100 -10)+ 5 + 1 + 1 + 1.

Позиционные системы счисления. Первая позиционная система счисления была придумана еще в Древнем Вавилоне, причем вавилонская нумерация была шестидесятеричной, то есть в ней использовалось шестьдесят цифр! Интересно, что до сих пор при измерении времени мы используем основание, равное 60 (в 1 минуте содержится 60 секунд, а в 1 часе — 60 минут).

В XIX веке довольно широкое распространение получила двенадцатеричная система счисления. До сих пор мы часто употребляем дюжину (число 12): в сутках две дюжины часов, круг содержит тридцать дюжин градусов и так далее.

Наиболее распространенными в настоящее время позиционными системами счисления являются десятичная, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная. Каждая позиционная система имеет определенный алфавит цифр и основание. Десятичная система счисления имеет алфавит цифр, который состоит из десяти всем известных, так называемых арабских, цифр, и основание, равное 10, двоичная — две цифры и основание 2, восьмеричная — восемь цифр и основание 8, шестнадцатеричная — шестнадцать цифр (в качестве цифр используются и буквы латинского алфавита) и основание 16. Десятичная система счисления. Рассмотрим в качестве примера десятичное число 555. Цифра 5 встречается трижды, причем самая правая цифра 5 обозначает пять единиц, вторая справа — пять десятков и, наконец, третья справа — пять сотен.

Позиция цифры в числе называется разрядом. Разряд числа возрастает справа налево, от младших разрядов к старшим. В десятичной системе цифра, находящаяся в крайней справа позиции (разряде), обозначает количество единиц, цифра, смещенная на одну позицию влево, — количество десятков, еще левее — сотен, затем тысяч и так далее. Соответственно имеем разряд единиц, разряд десятков и так далее.

Число 555 записано в привычной для нас свернутой форме. Мы настолько привыкли к такой форме записи, что уже не замечаем, как в уме умножаем цифры числа на различные степени числа 10.

В развернутой форме записи числа такое умножение записывается в явной форме. Так, в развернутой форме запись числа 555 в десятичной системе будет выглядеть следующим образом:

555₁₀ = 5-10²+ 5-Ю¹ + 5-10°.

Билет № 14

1) Данный раздел содержит большой практический материал для на-чального изучения программирования. Задачи ориентированы, главным образом, на использование процедурных языков программирования, из которых в настоящее время наиболее распространенными являются Паскаль, Бейсик и СИ. Чаще всего именно эти языки изучаются на уроках информатики.

С точки зрения авторов, наиболее подходящим языком для первоначального освоения программирования является язык Паскаль. Как известно, автор Паскаля Н. Вирт создавал его прежде всего как учебный язык. Позднее фирмой Borland была разработана система программирования Турбо-Паскаль, расширившая область применения языка и развившая сам язык программирования. Современные версии Турбо-Паскаля достаточно широко распространены в компьютерных классах учебных заведений.

Предлагаемые в данном разделе задачи могут решаться с использованием любого языка программирования. Однако весь пояснительный материал и примеры программ приведены на Паскале. Таким образом, помимо задач, раздел содержит краткий справочник по программированию на Паскале. Описание языка не является полным. За более подробными сведениями о Паскале следует обращаться к специальной литературе.

Некоторые тематические разделы поделены на части, отличающиеся уровнем сложности задач. Эти части обозначены буквами А, В и т. д. по возрастанию сложности.

Программы с линейной структурой составляются из операторов присваивания, ввода, вывода, обращения к процедурам. Оператор присваивания можно назвать основным в любом языке программирования. Оператор присваивания:

:=

Оператор выполняется следующим образом. Вычисляется значение , после чего получает вычисленное значение. При этом тип выражения должен быть совместим с типом переменной.

Примеры оператора присваивания:

X:=(Y+Z)/(2+Z*10)-l/3;

LogPer:=(A>B) and (C<=D).

2) Многие годы люди работали с информацией «вручную», прежде чем был изобретен компьютер, позволяющий автоматизировать процессы обработки, передачи и хранения информации. Любая информация (данные) в компьютере представлена дискретно — последовательностью отделенных друг от друга элементов. Значит, информацию для компьютера необходимо закодировать. Кодирование — это преобразование информации из одной знаковой формы в другую, удобную для ее обработки, хранения или передачи. Используемый для кодирования конечный набор знаков называют алфавитом. Кодирование осуществляется по принятым правилам. Правило кодирования называется кодом (от французского code — кодекс, свод законов). Длина кода — количество знаков алфавита, используемых для кодирования.

При кодировании информации для технических устройств важное значение имеют алфавиты, состоящие всего из двух знаков. Такие алфавиты называют двоичными. Они наиболее просты для кодирования. Чем меньше знаков в алфавите, тем проще устроена «машина» для распознавания (дешифрования) информационного сообщения. Однако чем меньше знаков в алфавите, тем большее их количество требуется для кодирования, следовательно, больше длина кода.

Легко рассчитать количество М различных сообщений, которые можно закодировать, используя код постоянной длины п и алфавит из R знаков: М = R¹. Если мы используем двоичный алфавит, то М= 2".

При конструировании компьютеров был выбран двоичный алфавит {0, 1}, что позволило использовать достаточно простые устройства для представления и автоматического распознавания программ и данных. Именно простота сделала этот принцип кодирования таким распространенным. Наряду с этим свойством двоичное кодирование обеспечивает удобство физической реализации, универсальность представления любого вида информации, уменьшение избыточности сообщения, обеспечение защиты от случайных искажений или нежелательного доступа.

Для совместимости компьютеров при обработке текстовой информации принят международный стандарт кодирования символов — код ASCII (American Standard Code for Information Interchange), который устанавливает соответствие между символами и их порядковыми номерами в компьютерном алфавите. В таблице ASCII для кодирования одного символа используется 1 байт (8 битов). Стандартными являются первые 128 символов (0-127), сюда входят буквы латинского алфавита, цифры, знаки препинания, спецсимволы и управляющие коды или операции (0-32). Остальные символы (128-255) используют для кодирования национальных алфавитов, научных символов и символов псевдографики. С 1997 года введен новый стандарт Unicode, где под каждый символ отводится 2 байта.

Для подсчета информационного объема текста пользуются алфавитным способом измерения информации. Принимая, что каждый символ занимает 1 байт информации (при мощности алфавита 256), для определения объема текста необходимо подсчитать количество символов в нем.

Вся информация в компьютере кодируется двоичными числами, в том числе графическая, а также звук и видео. Рассмотрим, как создается модель изображения, годная для обработки компьютером. Разобьем картинку вертикальными и горизонтальными линиями на маленькие прямоугольники. Полученный двумерный массив прямоугольников называется растром, а сами прямоугольники — элементами растра, или пикселями (это слово произошло от английского picture's element — элемент картинки). Далее закодируем числами цвета пикселей. Перечислим по порядку (например, слева направо и сверху вниз) коды цветов пикселей. Получим представление (код) картинки в компьютере.

Разумеется, часть информации о картинке при таком кодировании потеряется. Потери будут тем меньше, чем мельче прямоугольники и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

Билет № 15

1) Команда ветвления — разделяет алгоритм на два пути в зависимости от некоторого условия, затем исполнение алгоритма выходит на общее продолжение. Ветвление бывает полное и неполное. Описание ветвления в блок-схемах и на Алгоритмическом языке Ветвление — это составная команда алгоритма, в которой в зависимости от условия предусмотрен переход либо на одно, либо на другое действие. Действия могут быть простыми или составными командами алгоритма. Команда ветвления может использоваться в сокращенной форме, когда в случае несоблюдения условия никакое действие не выполняется. В этом случае в блок-схеме команды ветвления действие отсутствует всегда справа (путь «нет»). Под действием понимается либо простая команда, либо составная команда алгоритма. Разветвляющиеся алгоритмы (алгоритмы ветвления) состоят из команд ветвления и могут быть дополнены командами следования. В отличие от линейных алгоритмов, в которых команды выполняются последовательно одна за другой, в алгоритмическую структуру «ветвление» входит условие в зависимости от выполнения или невыполнения которого реализуется та или иная последовательность команд. В алгоритмической структуре «ветвление» та или иная серия команд выполняется в зависимости от истинности условия. Будем называть условием высказывание, которое может быть либо истинным, либо ложным. Условие, записанное на формальном языке, называется условным или логическим выражением.

Условные выражения могут быть простыми и сложными. Простое условие включает в себя два числа, две переменных или два арифметических выражения, которые сравниваются между собой с использованием операций сравнения (равно, больше, меньше и пр.).

Например: 5>3, 2*8 = 4*4 и т. д.

Сложное условие — это последовательность простых условий, объединенных между собой знаками логических операций. Например, 5>3 And 2*8 = 4*4.

Алгоритмическая структура «ветвление» может быть зафиксирована различными способами:

• графически, с помощью блок-схемы

• на языке программирования, например на языках Visual Basic и VBA с использованием специальной инструкции ветвления (оператора условного перехода). После первого ключевого слова (If) должно быть размещено условие. После второго ключевого слова (Then) последовательность команд (серия 1), которая должна выполняться, если условие принимает значение «истина». После третьего ключевого слова (Else) размещается последовательность команд (серия 2), которая должна выполняться, если условие принимает значение «ложь». Оператор условного перехода может быть записан в многострочной форме или в однострочной форме.

В многострочной форме он записывается с помощью инструкции If ... Then . . . Else . . . End If (Если ... To ... Иначе ... Конец Если). В этом случае ключевое слово Then размещается на той же строчке, что и условие, а последовательность команд (серия 1) — на следующей. Третье ключевое слово Else размещается на третьей строчке, а последовательность команд (серия 2) — на четвертой. Конец инструкции ветвления End If размещается на пятой строчке.

В однострочной форме он записывается с помощью инструкции If ... Then .. . Else . . . (Если ... То ... Иначе ...). Если инструкция не помещается на одной строке, она может быть разбита на несколько строк. Такое представление инструкций более наглядно для человека. Компьютер же должен знать, что разбитая на строки инструкция представляет единое целое. Это обеспечивает знак «переноса», который задается символом подчеркивания после пробела « _». Третье ключевое слово Else в сокращенной форме инструкции может отсутствовать. Тогда, в случае если условие ложно, выполнение оператора условного перехода заканчивается и выполняется следующая строка программы.

2)Традиционно для кодирования одного символа используется количество информации, равное 1 байту, то есть / = = 1 байт = 8 битов.

Если рассматривать символы как возможные события, то по формуле (2.1) можно вычислить, какое количество различных символов можно закодировать:

N = 2^I= 2⁸ = 256.

Такое количество символов вполне достаточно для представления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы и пр.

Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111. Таким образом, человек различает символы по их начертаниям, а компьютер — по их кодам.

При вводе в компьютер текстовой информации происходит ее двоичное кодирование, изображение символа преобразуется в его двоичный код. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу с символом, и в компьютер поступает определенная последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код символа). Код символа хранится в оперативной памяти компьютера, где занимает один байт.

В процессе вывода символа на экран компьютера производится обратный процесс — декодирование, то есть преобразование кода символа в его изображение.

Важно, что присвоение символу конкретного кода — это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице. Первые 33 кода (с 0 по 32) соответствуют не символам, а операциям (перевод строки, ввод пробела и так далее).

Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания.

Коды с 128 по 255 являются национальными, то есть в национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют различные символы. К сожалению, в настоящее время существуют пять различных кодовых таблиц для русских букв (КОИ8, СР1251, СР866, Mac, ISO — табл. 2.3), поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут правильно отображаться в другой.

В настоящее время широкое распространение получил новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ не один байт, а два, поэтому с его помощью можно закодировать не 256 символов, а N = 2¹⁶ = = 65536 различных символов. Эту кодировку поддерживают последние версии платформы Microsoft Windows&Office.Каждая кодировка задается своей собственной кодовой таблицей. Как видно из табл. 2.3, одному и тому же двоичному коду в различных кодировках поставлены в соответствие различные символы.

Например, последовательность числовых кодов 221, 194, 204 в кодировке СР1251 образует слово «ЭВМ», тогда как в других кодировках это будет бессмысленный набор символов.

К счастью, в большинстве случаев пользователь не должен заботиться о перекодировках текстовых документов, так как это делают специальные программы-конверторы, встроенные в приложения.

Билет № 16

1. Повторение — это составная команда алгоритма, в которой в зависимости от соблюдения условия может повторяться выполнение некоторых действий. Под действием, как и прежде, понимается простая или составная команда.

Цикл — многократное повторение последовательности действий по некоторому условию. Известны три типа циклических алгоритмических структур: цикл с предусловием, цикл с постусловием и цикл с параметром. В Паскале существуют операторы, реализующие все три типа циклов.

Цикл со счетчиком. Когда заранее известно, какое число повторений тела цикла необходимо выполнить, можно воспользоваться циклической инструкцией (оператором цикла со счетчиком) For Next. Синтаксис оператора For .Next следующий: строка, начинающаяся с ключевого слова For, является заголовком цикла, а строка с ключевым словом Next — концом цикла, между ними располагаются операторы, являющиеся телом цикла.

В начале выполнения цикла значение переменной Счетчик устанавливается равным НачЗнач. При каждом проходе цикла переменная Счетчик увеличивается на величину шага. Если она достигает величины, большей КонЗнач, то цикл завершается и выполняются следующие за ним операторы.

2) То огромное количество информации, которое требуется человеку для осуществления любой деятельности, следует хранить в структурированном виде, чтобы можно было быстро находить необходимую информацию, делать любые выборки, пополнять, изменять, сортировать информацию. Организованные массивы информации определенного назначения (тематики) называют базами данных (БД). Примеры баз данных: база данных кинотеатров города, база данных книжного фонда библиотеки, база данных нормативных правовых актов в сфере образования. Программы, обеспечивающие работу с базами данных, называют системами управления базами данных.

Для структурирования большого объема данных чаще всего применяется табличная форма. В таблице легко ориентироваться, даже если информации о каком-либо объекте очень много. Каждый столбец таблицы может содержать некоторую характеристику объекта, а каждая строка — описывать один объект.

База данных является основой любой информационной системы. Информационная система — это комплекс баз данных различного назначения (тематики) и аппаратно-программных средств (компьютеров и программного обеспечения) для хранения, изменения, поиска различной информации по запросу пользователя.

Роль компьютерных информационных систем в нашей жизни сильно возросла за последние 10-20 лет. Любая отрасль деятельности или жизнеобеспечения базируется на таких системах. Примеры информационных систем: система продажи билетов (авиационных и железнодорожных), система распределения электроэнергии и тепла, организация прямых трансляций соревнований из любой страны и пр.

Ранее существовало деление баз данных на фактографические (краткие сведения об описываемых объектах) и документальные (содержащие документы полного формата). Но современные информационные системы позволяют подключать к любой фактографической базе данных любые документы (текстовые, графические, звуковые и видеофайлы). В настоящее время более актуальна классификация по способу хранения данных: централизованные (на одном компьютере, сервере) и распределенные (различные по назначению базы хранятся на разных компьютерах, связанных в сеть).

Процесс создания базы данных (проектирования) включает, прежде всего, создание структуры таблиц, установку связей между этими таблицами, создание других вспомогательных объектов: запросов, форм, отчетов.

Билет № 17

1) Ресурсом принято считать некоторый запас или источник каких-либо средств, использование которых может принести некоторую выгоду или необходимо для решения тех или иных задач. Ресурс может принадлежать государству, компании или частному лицу.

В настоящее время наряду с материальными ресурсами для государства большое значение приобретают информационные ресурсы. Информационными ресурсами считают накапливаемое содержимое специальных хранилищ и источники общественно-значимой информации Как и для материальных ресурсов, для информационных ресурсов остро стоит проблема обеспечения сохранности. Для решения проблемы охраны информационных ресурсов существует юридическое определение понятия «информационный ресурс»: «Информационные ресурсы — отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других информационных системах)» [8].

В информационном обществе значимость информационных ресурсов возрастает. Информационные ресурсы государства становятся товаром, совокупная стоимость которого на мировом рынке сопоставима со стоимостью традиционных ресурсов. Информационные ресурсы государства можно считать стратегическими ресурсами, поскольку по значимости их можно приравнять к ресурсам материальным, сырьевым, энергетическим, финансовым или трудовым.

Отличительная особенность информационных ресурсов в том, что после использования они не исчезают, ими можно пользоваться многократно. Из описанной особенности вытекает необходимость хранения информации таким образом, чтобы она была легкодоступна для использования. Эта особенность способствует формированию и расширению рынка информационных услуг. К ним относятся поиск и подбор информации по заданным критериям, консалтинг, обучение, телекоммуникации и пр.

Информационные услуги невозможно представить без развитых средств телекоммуникаций. Кроме того, решающее значение для формирования рынка информационных услуг имело и имеет создание баз данных по различным отраслям профессиональной и научной деятельности. Огромные информационные потоки нуждаются в систематизации для их хранения и использования. Поэтому информационные ресурсы классифицируют по какому-либо основанию. Это может быть отраслевой принцип (по виду науки, промышленности, социальной сферы и пр.) или по форме представления (по виду носителей, степени формализации, наличию дополнительных возможностей и пр.) К образовательным ресурсам можно отнести любые информационные ресурсы, используемые в образовательных целях. Образование в современном обществе становится непрерывным. Для разных категорий обучаемых требуются различные виды образовательных ресурсов. К наиболее востребованным образовательным ресурсам можно отнести библиотечные образовательные ресурсы, архивные ресурсы и информацию по различным научным отраслям.

На современном этапе развития информационных технологий необходимо обратить внимание на вопросы защиты информации. Защита информации представляет собой самостоятельный информационный процесс, но сегодня более важной становится организация защиты информации как важнейшего компонента процессов хранения, обработки, передачи информации в системах любого типа, особенно в социальных и технических.

На рынке информационных услуг возникают новые отношения между его участниками, нуждающиеся в правовом регулировании со стороны государства. Но правовое регулирование этой сферы отстает от реальных потребностей общества. Поэтому на первое место выходят этические аспекты, определяющие нормы поведения в сфере использования информационных ресурсов. Применяя современные телекоммуникации в ежедневной работе, следует не использовать нелегальные копии программных продуктов или отдельных информационных ресурсов, не рассылать многочисленные рекламные объявления без получения предварительного согласия получателей, не допускать действия, являющиеся запрещенной пропагандой, не отклоняться от обсуждаемых тем в форумах и телеконференциях и т. д.

Базовым законом в информационной области можно считать Федеральный закон «Об информации, информационных технологиях и о защите информации* № 149-ФЗ от 27 июля 2006 г. В законе содержатся определения терминов, которые мы привыкли использовать. Их толкование с юридической точки зрения поможет при необходимости отстаивать свои права. Для отдельного человека это прежде всего право на неприкосновенность его частной жизни. Мы живем в такое время, когда каждое произнесенное слово, отправленное электронное письмо, информация о покупке по кредитной карте, участие в компании и прочие действия сохраняются и могут быть использованы против нас.