Ничушкина Т.Н., Гуренко В.В. - Разработка алгоритмов простейших программ

Московский государственный техническийуниверситетимени Н.Э. БауманаФакультет «Информатика и системы управления»Кафедра «Компьютерные системы и сети»Т.Н. Ничушкина, В.В. ГуренкоРАЗРАБОТКААЛГОРИТМОВПРОСТЕЙШИХ ПРОГРАММЭлектронное учебное изданиеУчебное пособиепо выполнению лабораторных работ и домашних заданийпо курсу «Основы программирования»Москва(С) 2014 МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА2УДК 004.021Рецензенты: проф., д.т.н. Ирина Васильевна Сергеева,доц., к.т.н. Наталия Владимировна НовикНичушкина Т.Н., Гуренко В.В.Разработкаалгоритмовпростейшихпрограмм.Электронноеучебное издание. – М.: МГТУ имени Н.Э.

Баумана, 2014. – 47 с.: ил.В учебном издании представлены основные приемы разработкиалгоритмов программ простой структуры. Рассмотрены особенностирешениянаиболеематематикиприемыираспространенныхприведеныобработкизадачсоответствующиемассивов,вычислительнойалгоритмы.проиллюстрированныеОписанынаиболееинтересными примерами алгоритмов.ИзданиепредназначенодлястудентовкафедрыИУ-6«Компьютерные системы и сети» МГТУ им. Н.Э.

Баумана и студентов,обучающихсяпоаналогичнойпрограмменаАэрокосмическомфакультете университета (АК-5). Может быть полезно студентамдругих профилей, изучающим программирование в соответствии сучебным планом направления подготовки 230100 «Информатика ивычислительная техника».РекомендованоУчебно-методическойкомиссиейНУК«Информатика и системы управления» МГТУ им. Н.Э. БауманаНичушкина Татьяна НиколаевнаГуренко Владимир ВикторовичРАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ПРОСТЕЙШИХ ПРОГРАММ© МГТУ им.

Н.Э. Баумана, 2014ОглавлениеНичушкина Т.Н., Гуренко В.В. «Разработка алгоритмов простейших программ»3ОглавлениеОГЛАВЛЕНИЕ.......................................................................................................1ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................3ГЛАВА 1.

РАЗВЕТВЛЯЮЩИЕСЯ ПРОЦЕССЫ.................................................4Контрольные вопросы.................................................................................................................................5ГЛАВА 2. ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ............................................................................72.1. Типы циклических процессов.............................................................................................................72.2.

Табулирование функции......................................................................................................................82.3. Нахождение суммы ряда.......................................................................................................................82.4. Приближенное вычисление определенных интегралов.................................................................92.4.1. Метод прямоугольников....................................................................................................................92.4.2.

Метод трапеций...................................................................................................................................92.5. Определение корней уравнения........................................................................................................102.5.1. Метод половинного деления...........................................................................................................102.5.2.

Метод хорд......................................................................................................................................102.6. Нахождение длины кривой...............................................................................................................10Контрольные вопросы...............................................................................................................................11ГЛАВА 3. МАССИВЫ.........................................................................................123.1.

Приемы обработки одномерных массивов.....................................................................................123.1.1. Последовательная обработка всех элементов массива...............................................................123.1.2. Выборочная обработка элементов массива..................................................................................133.1.3. Изменение порядка следования элементов массива. Сортировка.............................................133.1.4.

Переформирование массива с изменением его размера.............................................................143.1.5. Одновременная обработка нескольких массивов или подмассивов..........................................153.1.6. Поиск в массиве элемента, отвечающего заданному условию..................................................163.2. Приемы обработки матриц...............................................................................................................163.2.1. Последовательная обработка элементов матрицы......................................................................163.2.2.

Изменение порядка следования элементов матрицы..................................................................17Контрольные вопросы...............................................................................................................................17ЛИТЕРАТУРА.......................................................................................................19ОглавлениеНичушкина Т.Н., Гуренко В.В. «Разработка алгоритмов простейших программ»4Настоящее учебное пособие предназначено для студентов 1 курса, изучающихдисциплину «Основы программирования» на кафедре ИУ-6 МГТУ им. Н.Э. Баумана всоответствии с программой подготовки бакалавров техники и технологии направления«Информатика и вычислительная техника».

Основная задача, которую авторы ставилиперед собой, – помочь студентам в освоении базовых приемов алгоритмизации задач,которые непосредственно востребуются при выполнении лабораторных работ и домашнихзаданий по названной учебной дисциплине. Глава 1 посвящена разветвляющимсявычислительным процессам. В главе 2 рассмотрены циклические процессы на примеренаиболее известных и применимых на практике задач вычислительной математики. Вглаве 3 показаны и пояснены основные приемы обработки одномерных массивов иматриц.ОглавлениеНичушкина Т.Н., Гуренко В.В.

«Разработка алгоритмов простейших программ»5ВведениеИзящное и технически грамотное написание компьютерных программ предполагаетне только хорошее владение средствами их разработки, но и достаточно развитоеалгоритмическое мышление. Сложившаяся на протяжении десятилетий практика обученияпрограммированию говорит о том, что именно недостаток алгоритмического мышления –основная причина неудач студентов в процессе освоения программирования.Алгоритмическое мышление как умение выстраивать логически безупречнуюпоследовательность действий на пути к решению задачи, можно и нужно развивать.

Опытпоказывает, что одним из наиболее действенных способов достижения этого являетсяпроработка алгоритмов ряда небольших, но полезных программ, приводящая кформированию базы приемов программирования. Таких приемов сравнительно немного,но их накопление, обобщение и умение осознанно применять на практике позволяетстудентам научиться писать программы.В настоящем учебном пособии представлены базовые алгоритмы, без изучениякоторых знания, умения и навыки в области программирования не будут отличатьсяполнотой. Авторы сознательно не приводят тексты программ и ограничиваютсясхематическими представлениями алгоритмов: тексты программ, изобилующие деталямиконкретных средств программирования, неизбежно отвлекали бы внимание от самихалгоритмов, что было бы крайне нежелательно.Для представления алгоритмов в пособии использованы графические обозначенияосновных алгоритмических блоков согласно ГОСТ 19.701–90 (см.

таблицу 1).Таблица 1 – Обозначения алгоритмических блоковНазвание блока1Обозначение21. Терминатор2. ПроцессДействиеДействие3. ДанныеДанныеНазначение блока3Начало,завершениепрограммыилиподпрограммыОбработка данных (вычисления, пересылки ит.п.)Операции ввода-выводаТаблица 1 – продолжениеОглавлениеНичушкина Т.Н., Гуренко В.В. «Разработка алгоритмов простейших программ»6124. РешениеУсловие5. Подготовка6. Граница циклаДействияНач ало3Ветвления, выбор, итерационные и поисковыециклыСчетные циклыЛюбые циклыКонец7.Предопределенныйпроцесс8. Соединитель9.

КомментарийИмяИмяКомментарийВызов процедурМаркировка разрывов линийПояснения к операциямПрименение схем для изображения алгоритмов, во-первых, позволяет достаточноформально их представлять и, во-вторых, дает более наглядное визуальное восприятие.Использование псевдокодов не приводит к требуемому результату – формированию уобучающихся необходимой базы, позволяющей самостоятельно разрабатывать алгоритмы.ОглавлениеНичушкина Т.Н., Гуренко В.В. «Разработка алгоритмов простейших программ»7ГЛАВА 1.

РАЗВЕТВЛЯЮЩИЕСЯ ПРОЦЕССЫВ ходе решения многих задач возникает ситуация, когда дальнейшие вычислениязависят от выполнения некоторого условия. Если условие выполняется, то вычисленияпроизводятся по одному определенному правилу, если условие не выполняется – подругому.Такиевычислительныепроцессыназываютразветвляющимисяиливетвящимися. Каждое отдельное направление вычислений называется ветвью.В качестве примера разветвляющегося вычислительного процесса рассмотрималгоритм нахождения корней квадратного уравнения.Пример 1.1.

Определение действительных корней квадратного уравнения:ax2 + bx + c = 0.В зависимости от значения дискриминанта D = b2 - 4ac, уравнение имеет либо двадействительных корня, либо один, либо вовсе не имеет действительных корней. Поэтомунеобходимо предварительно вычислить дискриминант D и проверить выполнение условийD<0 и D=0. Схема алгоритма вычисления корней квадратного уравнения приведена нарисунке 1.1.Рисунок 1.1 – Схема алгоритма нахождения действительных корней квадратного уравненияОглавлениеНичушкина Т.Н., Гуренко В.В. «Разработка алгоритмов простейших программ»8Если условий много, то процесс составления алгоритма, содержащего минимальноеколичество проверок, может вызвать некоторые трудности. В этом случае удобноиспользовать так называемые таблицы решений.Таблицы решений. Таблица решений составляется следующим образом.

Повертикали выписывают все условия, от которых зависят дальнейшие вычисления, а погоризонтали – все варианты вычислений. На пересечении каждого столбца и строкиуказывают:букву Y, если для данного варианта условие должно выполняться,букву N, если условие обязательно должно не выполняться,прочерк, если исход сравнения не важен.Например, для алгоритма вычисления корней квадратного уравнения ax2 + bx + c = 0можно составить следующую таблицу:Схему алгоритма строят по таблице.