Конспект лекций по информатике, страница 8

АлгоритмизацияАлгоритмизация – техника составления алгоритмов ипрограмм для решения задач на ЭВМ. Основные этапырешения задач на ЭВМ следующие:- постановка задачи – формулировка цели решения задачи;56физическое моделирование;математическое или информационное моделирование;алгоритмизация задачи.разработка программы.тестирование и отладка программы.анализ результатов.Математическоемоделирование–описаниематематических формул и математических зависимостей,выражающих сущность поставленной задачи.Информационноеобеспечениезадачиилиинформационная модель решения задачи включает: перечень исходных данных, разрядность исходных данных, пределы изменения данных, размерность исходных данных и результатов (шт., кг,литры, метры и т.д.), перечень исходных документов и их форма, сроки ипериодичность обработки исходных документов, выходные документы и их форму.-4.1. Понятие и свойства алгоритмовАлгоритмомназываетсяточноеипонятноепредписание исполнителю совершить последовательностьдействий, направленных на решение поставленной задачи.Слово «алгоритм» происходит от имени математикаАль Хорезми, который сформулировал правила выполненияарифметических действий.

Первоначально под алгоритмомпонималитолькоправилавыполнениячетырехарифметических действий над числами. В дальнейшем этопонятие стали использовать вообще для обозначенияпоследовательности действий, приводящих к решениюлюбой поставленной задачи. Говоря об алгоритмевычислительного процесса, необходимо понимать, что57объектами, к которым применялся алгоритм, являютсяданные. Алгоритм решения вычислительной задачипредставляет собой совокупность правил преобразованияисходных данных в результатные.Основными свойствами алгоритма являются:- детерминированность (определенность) – предполагаетполучение однозначного результата процecca призаданных исходных данных; благодаря этому свойствупроцесс выполнения алгоритма носит механическийхарактер;- массовость – предполагает, что алгоритм должен бытьпригоден для решения всех задач данного типа;- дискретность – означает разбиение процесса наотдельные этапы, возможность выполнения которыхисполнителем (компьютером) не вызывает сомнений;- конечность, результативность – процесс должен черезконечное число шагов остановиться и выдать результат.наглядности.Блок-схемой называется графическое изображениелогической структуры алгоритма, в котором каждый этаппроцесса обработки информации представляется в видегеометрическихсимволов(блоков),имеющихопределенную конфигурацию в зависимости от характеравыполняемыхопераций.Переченьсимволов,ихнаименование, отображаемые ими функции, форма иразмеры определяются ГОСТами.Для представления алгоритмов используются несколькоспособов:- словесный – описание на естественном человеческомязыке,- графический – на языке блок-схем,- спомощьюсимволовспециальногоязыкапроектирования программ – псевдокодов,- с использованием HIPO-диаграмм,- с помощью схемы Насси-Шнейдермана,- с использованием таблиц решений,- с помощью одного из алгоритмических языковпрограммирования.4.2 Графический способ записи алгоритмовГрафический (блок-схемный) способ записи алгоритмовполучил широкое распространение благодаря своей58593.

Должен быть хотя бы один путь от каждого элементаблок-схемы в конец блок-схемы.Рисунок 4.1 Элементы блок-схемыПравила построения алгоритмовна языке блок-схем1. Блок-схема строится сверху вниз. В любой блоксхеме имеется только один элемент-начало и один элементконец.2. Должен быть хотя бы один путь из начала блоксхемы к любому элементу.604.3 Основные методы проектирования алгоритмовМетод структурного проектирования. Любой алгоритмможет быть построен на комбинации трех базовыхструктур: линейный (следование), разветвляющийся(развилка) и циклический (повтор).Линейнымназываетсятакойвычислительныйпроцесс, при котором все этапы решения задачивыполняются в естественном порядке следования записиэтих этапов.Ветвящимся называется такой вычислительныйпроцесс, в котором выбор направления обработкиинформации зависит от исходных или промежуточныхданных (от результатов проверки выполнения какого-либологического условия).Циклом называется многократно повторяемый участоквычислений.

Вычислительный процесс, содержащий одинили несколько циклов, называется циклическим. Поколичеству выполнения циклы делятся на циклы сопределенным (заранее заданным) числом повторений ициклы с неопределенным числом повторений. Количествоповторений последних зависит от соблюдения некоторогоусловия, задающего необходимость выполнения цикла. Приэтом условие может проверяться в начале цикла – тогдаречь идет о цикле с предусловием, или в конце – тогда этоцикл с постусловием.Метод нисходящего проектирования.

Первоначальновыделяются главные функции, затем второстепенные.Метод пошаговой детализации.Метод модульности. Модуль – логически связанныйфрагмент программы, выполняющий одну функцию и61состоящий из обозримого числа шагов.Метод частных целей – необходимо свести труднуюзадачу к последовательности более простых задачМетод подъема – алгоритм начинается с принятияначального предположениярешения задачи, затемдвижение «вверх» по направлению к лучшим решениямПрограммирование с отходом назад – позволяетосуществить организованный исчерпывающий поисктребуемого решения, избежав при этом перебора всехвозможных вариантов.Виды алгоритмов:- вычислительные алгоритмы – алгоритмы, задающиепроцессы вычислений на ЭВМ;- диалоговые алгоритмы – алгоритмы ведения диалога сЭВМ;- графические алгоритмы – алгоритмы построенияграфических изображений;- алгоритмы обработки данных;- алгоритмы управления роботами, станками и т.п.Важнейшая вычислительная операция – присваиваниес:= а + b - c,заключается в вычислении выражения, указанного справа, изаписи полученного результата в переменную, указаннуюслева.Пример:Операции присваиванияРезультаты:а:= 0а=0b:= а + 1b=а+1=1c:=2*b – 3с = 2*b - 3 = -1d:= - b/сd = - b/с = 1b:= b + 1b=b+1=2b:= b + 1b=b+1=362Типыалгоритмов:структурированные,неструктурированные, вспомогательные и т.д.- Структурированные алгоритмы – алгоритмы соструктурированной формой записи (не содержащиеоператоровбезусловногоперехода).Структурированная запись – запись алгоритмов свыделением всех циклических и альтернативных группопераций.- Неструктурированные – алгоритмы, в которыхнарушена структурная форма записи или используютсяоператоры безусловного перехода.- Вспомогательные алгоритмы – алгоритмы решениянекоторых выделенных подзадач.Анализ правильности алгоритма:алгоритм правильный, если он дает правильныерезультаты для любых допустимых исходных данных;- алгоритм содержит ошибки, если существуютдопустимые данные, при которых выполнениеалгоритма приводит к сбоям, отказам или получениюнеправильных результатов.Для утверждения о наличии ошибок в алгоритменеобходимо указать примеры ситуаций, когда он:а) не дает результатов вообще,б) дает неправильные результаты.-5.

Программное обеспечение компьютера5.1. КлассификацияБурное развитие новых информационных технологий ирасширение сферы их применения привели к интенсивномуразвитию программного обеспечения (ПО).Под программным обеспечением информационныхсистем понимается совокупность программных и63документальных средств для создания и эксплуатациисистем обработки данных средствами вычислительнойтехники.В зависимости от функций, выполняемых программнымобеспечением, его можно разделить на: системные программы (иногда называют базовымпрограммным обеспечением); прикладные программы; системы программирования.К системным относятся, прежде всего, операционныесистемы и программы, входящие в состав операционнойсистемы, например, драйверы для различных устройствкомпьютера (от английского слова «drive» - управлять), т.е.программы, управляющие работой устройств: сканера,принтера и т.д.

Также к системному ПО относятсяобслуживающие программы (их ещё называют сервиснымиили утилитами, от английского слова «utilize» –использовать) для обслуживания дисков, архиваторы,антивирусные программы и т.д.Кприкладнымотносятсяпрограммы,предназначенные для решения задач в различных сферахдеятельности человека (текстовые и графическиередакторы, базы данных, экспертные системы, переводчики,бухгалтерские программы, энциклопедии, обучающие,игровые программы и т.д.)Ксистемампрограммированияотносятсяинструментальные средства для создания новых программ(VisualC, QuickBASIC, TurboPascal, Delphi, BorlandС++,VisualBasic и т.д.)5.2 Системное программное обеспечение.Операционные системыСовременная компьютерная система состоит изодного или нескольких процессоров, оперативной памяти,дисков, клавиатуры, монитора, принтеров, сетевого интерфейса и других устройств, то есть является сложнойкомплексной системой.

По этой причине компьютерыоснащаютсяспециальнымуровнемпрограммногообеспечения, называемым операционной системой.Работа операционной системы заключается вобеспечении организованного и контролируемого распределения процессоров, памяти и устройств ввода-выводамежду различными программами, состязающимися за правоих использовать.Расположение операционной системы в общейструктуре компьютера показано на рисунке 5.1.Прикладные программыКомпиляторы, редакторы,интерпретаторы командОперационная системаАрхитектура системы командМикроархитектураАрхитектура аппаратного обеспечения6465Рисунок 5.1 Аппаратно-программная архитектуракомпьютераОперационную систему можно рассматривать с двухточек зрения: как менеджер ресурсов и как расширеннуюмашину.

Как менеджер ресурсов операционная системарационально управляет различными частями компьютернойсистемы. С точки зрения расширенной машины, работаоперационной системы состоит в предоставлении пользователям виртуальной машины, более удобной, чемнастоящий компьютер.Основными понятиями, на которых построенаоперационная система, являются процессы, управлениепамятью, управление вводом-выводом, файловая система ибезопасность.Сердцем любой операционной системы является наборсистемных вызовов, которые она может обработать.Например: системные вызовы для создания и завершенияпроцессов; для создания, удаления, чтения и записи файлов;для управления каталогами; для выполнения ввода-выводаи другие.Операционные системы можно классифицироватьнесколькими способами:- по структуре (монолитная, многоуровневая, виртуальнаямашина, экзоядро, модель клиент-сервер);- по числу одновременно обрабатываемых задач(однозадачные, многозадачные);- по возможности работы в сети (локальные, сетевые,распределенные);- по типу пользовательского интерфейса (командный,WIMP, SILK).665.2.1.