48916 (630432), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Но и синтаксически правильная команда при некото­рых условиях не может быть выполнена. Например, не­возможно произвести деление, если делитель равен нулю, или нельзя осуществить команду движения вперед, когда робот уперся в стену. Отказ в подобной ситуации можно сформулировать как "не могу" (в отличие от "не пони­маю" в случае синтаксической ошибки в записи коман­ды). Следовательно, каждая команда в СКИ должна иметь четко оговоренные условия ее выполнения; все случаи аварийного прерывания команды из-за нарушения этих условий должны быть тщательно оговорены.

Третьей важной особенностью исполнителей является наличие различных режимов его работы; перечень режи­мов у каждого исполнителя, естественно, свой. Для боль­шинства учебных исполнителей особо выделяют режимы непосредственного и программного управления1. В первом случае исполнитель ожидает команд от человека и каждую немедленно выполняет. Во втором исполнителю сначала задается полная последовательность команд (программа), а затем он исполняет ее в автоматическом режиме. Боль­шинство исполнителей могут работать в обоих режимах.

И в заключение небольшое замечание по последней час­ти вопроса. Если внимательно проанализировать свойства алгоритмов, то становится очевидным, что для выполнения алгоритма вовсе не требуется ею понимание, а правиль­ный результат может быть получен путем формального и чисто механического следования алгоритму. Отсюда выте­кает очень важное практическое следствие: поскольку осоз­навать содержание алгоритма не требуется, его исполнение вполне можно доверить автомату или ЭВМ. Таким обра­зом, составление алгоритма является обязательным этапом автоматизации любого процесса. Как только разработан алгоритм, машина может исполнять его лучше человека.

Желательно изложить

Термин "алгоритм" имеет интересное историческое происхождение. В IX веке великий узбекский математик аль-Хорезми разработал правила арифметических действий над десятичными числами, которые в Европе стали назы­вать "алгоризмами". Впоследствии слово трансформиро­валось до известного нам сейчас вида и, кроме того, рас­ширило свое значение: алгоритмом стали называть любую последовательность действий (не только арифметических), которая приводит к решению той или иной задачи.

Помимо простейших "бытовых" алгоритмов, можно выделить еще три крупных разновидности алгоритмов: вычислительные, информационные и управляющие. Пер­вые, как правило, работают с простыми видами данных (числа, векторы, матрицы), но зато процесс вычисления может быть длинным и сложным. Информационные ал­горитмы, напротив, реализуют сравнительно небольшие процедуры обработки (например, поиск элементов, удов­летворяющих определенному признаку), но для больших объемов информации. Наконец, управляющие алгорит­мы непрерывно анализируют информацию, поступающую от тех или иных источников, и выдают результирующие сигналы, управляющие работой тех или иных устройств.

Компьютер имеет не только собственную систему команд, но и свой алгоритм работы. Рассмотрим подроб­нее, как он выполняет отдельные операции и как реали­зуется вся программа в целом.

Каждая программа состоит из отдельных машинных команд. Каждая машинная команда, в свою очередь, делится на ряд элементарных унифицированных состав-

1 Аналогичные режимы издавна существовали в языке Бейсик, где строка без номера немедленно исполнялась интерпретатором, а с номером — заносилась в память для последующего исполне­ния; нечто похожее существует и в более поздних версиях под MS-DOS, реализованных в виде компиляторов.

ных частей, которые принято называть тактами (пом­ните термин "тактовая частота процессора" ? — он про­исходит именно отсюда!). В зависимости от сложности команды, она может быть реализована за разное коли­чество тактов.

При выполнении каждой команды ЭВМ проделывает определенные стандартные действия, описанные ниже.

1. Согласно содержимому счетчика адреса команд (спе­циального регистра, постоянно указывающего на ячейку памяти, в которой хранится следующая команда) считы­вается очередная команда программы.

2. Счетчик команд автоматически изменяется так, что­бы в нем содержался адрес следующей команды. В про­стейшем случае для этой цели достаточно к текущему значению счетчика прибавить некоторую константу, оп­ределяющуюся длиной команды.

3. Считанная операция расшифровывается, извлека­ются необходимые данные, над ними выполняются тре­буемые действия и, если это предусмотрено операцией, производится запись результата в ОЗУ.

4. Все описанные действия циклически повторяются с п. 1.

Рассмотренный основной алгоритм работы ЭВМ по­зволяет шаг за шагом выполнить хранящуюся в ОЗУ про­грамму.

Примечания для учителей

Данный вопрос по сравнению с экзаменом 9-го класса объединяет два билета — об алгоритмах и об исполните­лях. Поэтому в конце данных материалов вы увидите две ссылки на предыдущие публикации.

В отличие от экзамена в 9-м классе, выпускников мож­но с некоторой осторожностью спрашивать не о конк­ретном исполнителе, но об их общих свойствах. Об осто­рожности говорю потому, что умение обобщать есть до­статочно сложный навык, и, к сожалению, в окружаю­щей нас повседневной жизни, где логика видна все мень­ше, он развивается все слабее и слабее.

Возможно, не все учителя считают нужным излагать материал об основном алгоритме работы ЭВМ. Тем не менее, обосновывая формальность исполнения програм­мы, о нем желательно сказать.

Примечания для учеников

Вопрос о свойствах алгоритма имеет фундаментальное значение в курсе информатики любого уровня. Поэтому при подготовке данного вопроса мы рекомендуем зау­чить названия всех свойств2. В то же время объяснение всех свойств, как обычно, необходимо разобрать и до­полнить примерами.

При подготовке вопроса обязательно повторите осо­бенности и систему команд исполнителей и языков про­граммирования, которые вы изучали на уроках. Сопос­тавьте эти сведения с приведенным выше материалом и подберите примеры, которые вы включите в свой экза­менационный ответ.

2 Б порядке исключения, так как обычно, напротив, всегда при­зывали к осмысленному запоминанию материала, а не заучиванию

Готовимся к экзамену по информатике

Е.А. Еремин, В.И. Чернатынский, А.П. Шестаков,

г. Пермь

Продолжение. См. № 10—15/2004

БИЛЕТ № 15

1. Алгоритмическая структура "ветвление". I Команда ветвления. Примеры полного и неполного | ветвления.

2. Двоичное кодирование текстовой информации, i Различные кодировки кириллицы.

3. Практическое задание. Формирование запроса I на поиск данных в среде системы управления база- | ми данных.

1. Алгоритмическая структура "ветвление". Команда ветвления. Примеры полного и неполного ветвления

Базовые понятия

Алгоритм, ветвление, условие, полное ветвление и неполное ветвление.

Обязательно изложить

При составлении алгоритмов решения разнообраз­ных задач часто бывает необходимо обусловить те или иные предписания, т.е. поставить их выполнение в зависимость от результата, который достигается на определенном шаге исполнения алгоритма. Например, алгоритм нахождения корней квадратного уравнения с помощью компьютера должен содержать проверку знака дискриминанта. Лишь в том случае, когда диск­риминант положителен или равен нулю, можно про­водить вычисление корней. Алгоритм перемещения в заданный пункт по улицам города обязательно дол­жен содержать предписание проверки сигналов свето­форов на пересечениях улиц, поскольку они обуслов­ливают движение на перекрестках. Можно привести еще много примеров подобных ситуаций, которые не имеют решения в рамках структуры "следование". По этой причине в теории алгоритмов наряду со "следо­ванием" предлагается вторая базовая структура, назы­ваемая "ветвление". Эта структура предполагает фор­мулировку и предварительную проверку условий с пос­ледующим выполнением тех или иных действий, реа­лизуя альтернативный выбор.

В словесной форме представления алгоритма "ветв­ление" реализуется в виде команды:

ЕСЛИ то ИНАЧЕ

Здесь — это логическое выражение, — описание последовательности действий,

которые должны выполняться, когда прини­мает значение ИСТИНА, — описание пос­ледовательности действий, которые должны выпол­няться, когда принимает значение ЛОЖЬ. Любая из серий может быть пустой. В этом случае ветвление называется неполным. Каждая серия мо­жет, в свою очередь, содержать команду ветвления, что позволяет реализовать не только альтернативный выбор действий.

Если для представления алгоритма используется блок-схема, структура "ветвление" изображается так:

Полное ветвление Неполное ветвление

В языке программирования Turbo Pascal структура ветвления изображается оператором:

IF <ЛВ> THEN <БЛОК1> ELSE <БлОк2>;

Здесь <Бл и — последовательности операторов языка Turbo Pascal, заключенные в опера­торные скобки BEGIN . . END.

Рассмотрим пример использования структуры "вет­вление". Одной из типичных задач информатики яв­ляется задача сортировки: упорядочения по возраста­нию или убыванию величин порядкового типа. Соста­вим алгоритм и программу сортировки списка из двух фамилий, используя неполное ветвление.

Алгоритм

/ *'Y /

i Г

Конец

2004 № 17 ИНФОРМАТИКА

Программа

PROGRAM SORT;

VAR X,Y,C: STRING;

BEGIN

WRITELN (-'Введи две фамилии'); READLN(X,Y); IF X > Y THEN BEGIN

С := X; X := Y; Y := С END;

WRITELN('После сортировки'); WRITELN (X); WRITELN (Y) END.

Рассмотрим теперь в качестве примера использова­ния полного ветвления алгоритм и программу вычис­ления отношения двух чисел с блокировкой деления на ноль и выводом соответствующего сообщения на экран монитора.

Алгоритм

Программа

PROGRAM REL; VAR А,В,С: REAL; BEGIN

WRITELN('Введи 2 числа'); READLN(А,В); IF В О О THEN

BEGIN

С := А/В; WRITELN('С = ',С) END ELSE

WRITELN('ДЕЛЕНИЕ HA 0') END.

Ссылка на материалы вопроса

1. Угринович Н. Информатика и информационные технологии. Учебное пособие для 10—11-х классов. Углубленный курс. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000, 440 с.

2. Семакин И., Залогова А., Русаков С., Шестакова Л. Базовый курс для 7—9-х классов. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001, 384 с.

2. Двоичное кодирование текстовой информации. Различные кодировки кириллицы

Базовые понятия

Код, кодирование, двоичное кодирование, символ, код символа, кодировочная таблица.

Обязательно изложить

Если каждому символу какого-либо алфавита сопос­тавить определенное целое число, то с помощью дво­ичного кода можно кодировать и текстовую информа­цию. Для хранения двоичного кода одного символа может быть выделен 1 байт = 8 бит. Учитывая, что каждый бит принимает значение 0 или 1, количество их возможных сочетаний в байте равно 28 = 256. Зна­чит, с помощью 1 байта можно получить 256 разных двоичных кодовых комбинаций и отобразить с их по­мощью 256 различных символов. Такое количество символов вполне достаточно для представления тек­стовой информации, включая прописные и заглавные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, псевдографические символы и т.д. 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 начертанию, а компьютер — по их коду. Важ­но, что присвоение символу конкретного кода — это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице. Кодирование текстовой информации с помо­щью байтов опирается на несколько различных стан­дартов, но первоосновой для всех стал стандарт ASCII (American Standard Code for Information Interchange), разработанный в США в Национальном институте ANSI (American National Standards Institute). В систе­ме ASCII закреплены две таблицы кодирования — базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255. Первые 33 кода (с 0 до 32) соответствуют не символам, а опера­циям (перевод строки, ввод пробела и т.д.). Коды с 33-го по 127-й являются интернациональными и со­ответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препина­ния. Коды с 128-го по 255-й являются национальны­ми, т.е. в национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют различные символы.

В языках, использующих кириллический алфавит, в том числе русском, пришлось полностью менять вто­рую половину таблицы ASCII, приспосабливая ее под кириллический алфавит. В частности, для представле­ния символов кириллицы используется так называе­мая "альтернативная кодировка".

В настоящее время существует несколько различ­ных кодовых таблиц для русских букв (КОИ-8,

2004 № 17 ИНФОРМАТИКА

СР-1251, СР-866, Mac, ISO), поэтому тексты, создан­ные в одной кодировке, могут неправильно отобра­жаться в другой.

После появления ОС Windows от фирмы Microsoft выяснилось, что альтернативная кодировка по некото­рым причинам для нее не подходит. Передвинув рус­ские буквы в таблице (появилась возможность — ведь псевдографика в Windows не требуется), получили кодировку Windows 1251 (Win-1251).

В настоящее время все большее число программ начинает поддерживать шестнадцатибитовый стандарт Unicode, который позволяет кодировать практически все языки и диалекты жителей Земли в силу того, что кодировка включает в себя 65 536 различных двоич­ных кодов.

Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, или IOS) разработала свой код, способный соперничать с Unicode. Здесь для кодирования символов использует­ся комбинация из 32 бит.

Желательно изложить

Кодирование и шифрование текста — исторический подход.

Перевод текста из одной кодировки в другую.

Ссылка на материалы вопроса

"Информатика" № 12, 2003, с. 3 — 5.

3. Практическое задание. Формирование запроса на поиск данных в среде системы управления базами данных

Принципы составления задания

Для организации запросов нужно предложить гото­вую базу данных, не требуя ее заполнения. Запросов должно быть несколько', причем их можно дифферен­цировать по сложности для отметок "удовлетворитель­но', "хорошо", "отлично".

Учащиеся должны продемонстрировать умение соз­давать как простые запросы, так и с использованием логических операций и некоторых простейших функ­ций изучаемой СУБД.

Примеры заданий

В качестве вариантов заданий можно использовать материалы задачника-практикума "Информатика. За­дачник-практикум в 2 т." / Под ред. И.Г. Семакина, Е.К. Хеннера. Т. 1, 2. М.: Лаборатория Базовых Зна­ний, 1999.

Примеры запросов можно посмотреть в статье: Брыз­галов Е.В., Шестаков А.П. Уроки по Access // Инфор­матика и образование № 7, 2000, с. 18—29.

Ссылка на материалы

"Информатика" № 16, 2002, с. 13—22.

БИЛЕТ № 16

1. Алгоритмическая структура "цикл". Циклы со I счетчиком и циклы по условию

I 2. Двоичное кодирование графической информа- I | ции. Растр. Пиксель. Глубина цвета

I 3. Задача на определение количества информа- I I ции и преобразование единиц измерения количест- i . ва информации1. Алгоритмическая структура "цикл". Циклы со счетчиком и циклы по условию

Базовые понятия

Цикл — последовательность команд (серия, тело цикла), которая может исполняться многократно для разных значений данных до удовлетворения некото­рого условия.

Циклы с неопределенным количеством повторений (по условию) и с параметром (счетчиком).

Обязательно изложить

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)