Методические рекомендации для обучающихся к практическому занятию «Разработка несложного алгоритма решения задачи»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

«АНГАРСКИЙ ТЕХНИКУМ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

«Разработка несложного алгоритма решения задачи»

Методические рекомендации

к практическому занятию

по дисциплине«Информатика».

Ангарск, 2016

Рассмотрено и одобрено

на заседании ПЦК

по укрупненной группе НПО

«Архитектура и строительство»

Протокол №____ от «____»__________2016г.

Председатель ПЦК _____________ Дорош Е.Г.

Рассмотрено

на заседании методического совета

Протокол №___ от «___»_____2016 г.

Председатель методического совета

______________

Осипова Н.В.

Автор: Меркулова Светлана Викторовна, преподаватель информатики ОГАОУ СПО «Ангарский техникум строительных технологий»

Рецензент: Лихтер Ирина Исаковна преподаватель информатики высшей квалификационной категории, Зав. Отделением ПССЗ, ГБПОУ ИО «Ангарский автотранспортный техникум»

Содержание

Глоссарий .………………………………………………………………………………………..……

Теоретический материал…………………………………………………………………………..…..

6

9

Практическая работа …………………………………………………………………………..….

11

Контрольные вопросы…………………………………………………….………………………..….

Список рекомендуемой литературы……………………………………..…………………………...

16

16

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методические рекомендации для практических занятий разработаны в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины «Информатика»

Программа дисциплины «Информатика» является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО, входящей в состав укрупненной группы профессий 09.00.00 Информатика и вычислительная техника.

Информатика - наука о закономерностях протекания информационных процессов в системах различной природы, о методах, средствах и технологиях автоматизации информационных процессов. Она способствует формированию современного научного мировоззрения, развитию интеллектуальных способностей и познавательных интересов студентов; освоение базирующихся на этой науке информационных технологий необходимо студентам, как в самом образовательном процессе, так и в их повседневной и будущей жизни.

Изучение дисциплины «Информатика» содействует дальнейшему развитию таких умений, как: системный анализ информации, поиск информации в различных источниках, представление своих мыслей и взглядов, моделирование, прогнозирование, организация собственной и коллективной деятельности.

При изучении дисциплины «Информатика» предполагается проведение практических работ, направленных на отработку отдельных технологических приемов.

Практическая работа (фронтальная) является основной формой работы в кабинете информатики. Все студенты одновременно работают на своих рабочих местах с соответствующими программными средствами.

Основными достоинствами практических занятий по информатике являются:

• большая самостоятельность деятельности студентов, которая регламентируется с помощью инструкционной карты;

• выполнение практической работы либо один на один с компьютером, либо бригадой учащихся (2 человека);

• управление деятельностью студентов преподавателем осуществляется посредством инструктирования и консультирования;

• результатом деятельности студентов является проверка правил и закономерностей, изученных на лекционных занятиях;

• возможность студентов осмыслить и обобщить собственную деятельность.

Практические занятия направлены на получение навыков работы с определенными программами или устройствами компьютера.

Изучение темы «Алгоритмы» и выполнение практических занятий по этой теме, помогает развить у учащихся алгоритмическое мышление, что само по себе является базой для освоения программирования. Поэтому изучение алгоритмизации является важной частью курса информатики.

При выполнении практических работ по теме «Алгоритмы», обучающиеся должны закрепить свои знания по следующим понятиям:

• алгоритм, свойства алгоритма, способы записи алгоритмов;

• исполнители алгоритмов (назначение, среда, режим работы, система команд);

• компьютер как формальный исполнитель алгоритмов;

• основные алгоритмические конструкции (следование, ветвление, повторение);

• разбиение задачи на подзадачи, вспомогательный алгоритм;

• алгоритмы работы с величинами (тип данных, ввод и вывод данных).Цель методических рекомендаций - оказать помощь обучающимся в процессе выполнения практических занятий, в наиболее полной мере освоить основные категории и понятия изучаемой темы, сформировать умения элементарного анализа результатов практических занятий, применения полученных знаний в личной, общественной и профессиональной деятельности.

Данные методические рекомендации содержат учебно-тематический план практических занятий по дисциплине «Информатика», глоссарий, теоретический материал, пошаговые инструкции к выполнению каждого занятия практической работы, примерные вопросы для закрепления учебного материала по теме, перечень рекомендуемых учебных изданий, интернет - ресурсов и дополнительной литературы.

УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

практических ЗАНЯТИЙ по дисциплине «Информатика»2

2

Создание цифрового изображения. Программы сканирования. Основные параметры и настройки при сканировании.

2

2

Представление информации в различных системах счисления

2

Построения алгоритмов и их реализации на компьютере.

2

Построения алгоритмов с использованием конструкций проверки условий, циклов и способов описания структур данных.

2

Разработка несложного алгоритма решения задачи

2

Создание архива данных. Извлечение данных из архива. Запись информации на внешние носители различных видов.

2

Глоссарий

Алгоритм - это строго детерминированная последовательность действий, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, записанная с помощью понятных исполнителю команд.

Детерминированность (определенность) - при заданных исходных данных обеспечивается однозначность искомого результата;

Массовость - пригодность для задач данного типа при исходных данных, принадлежащих заданному подмножеству;

Результативность - реализуемый вычислительный процесс выполняется за конечное число этапов с выдачей осмысленного результата

Дискретность - возможность разбиения алгоритма на отдельные этапы, выполнение которых не вызывает сомнений.

Программа - это описание алгоритма и данных на некотором языке программирования, предназначенное для последующего автоматического выполнения

Алгоритмический язык - это система обозначений и правил для однозначной и точной записи алгоритмов и их исполнения, при описании алгоритмического языка всегда задается его алфавит. В него входят строчные и прописные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки операций и специальные символы. Кроме того, используются служебные слова.

Служебными называют слова, смысл и способ употребления которых задан раз и навсегда. К служебным относятся: начало, ввод (чтение), запись, если, конец, результат, натуральный, целый, вещественный и т. д. Применение служебных слов делает запись алгоритма более наглядной, а форму его представления - единообразной.

Линейными называются алгоритмы, в которых действия осуществляются последовательно друг за другом.

Разветвляющимся называется алгоритм, в котором действие выполняется по одной из возможных ветвей решения задачи, в зависимости от выполнения некоторого условия. В качестве условия в разветвляющемся алгоритме может быть использовано любое понятное исполнителю утверждение (выполняемое или ложное). Такое утверждение может быть выражено как словами, так и формулой.

Циклическим называется алгоритм, в котором некоторая часть операций выполняется многократно. Однако это не значит «до бесконечности» (иначе нарушается требование его результативности - получение результата).

Исполнитель алгоритма - объект или субъект, выполняющий некоторые команды. Для каждого исполнителя существует система команд, т.е. совокупность всех команд, которую умеет делать исполнитель.

Теоретический материал.

Одним из наиболее трудоемких этапов решения задачи на ЭВМ является разработка алгоритма.

Под алгоритмом понимается точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату.

Основными характерными свойствами алгоритма являются:

Запись алгоритма должна быть такова, чтобы, выполнив очередную команду, исполнитель точно знал, какую команду необходимо исполнять следующей. Это свойство алгоритма называется детерминированностью.

1. детерминированность (определенность) - при заданных исходных данных обеспечивается однозначность искомого результата;

2. массовость - пригодность для задач данного типа при исходных данных, принадлежащих заданному подмножеству;

Должны быть определены начальное состояние объекта и его конечное состояние (цель преобразования). Алгоритм должен обеспечивать преобразование объекта из начального состояния в конечное за конечное число шагов. Такое свойство алгоритма называется результативностью.

3. результативность - реализуемый вычислительный процесс выполняется за конечное число этапов с выдачей осмысленного результата;

Алгоритмы состоят из отдельных команд, которые исполнитель выполняет одну за другой в определенной последовательности. Разделение информационного процесса в алгоритме на отдельные команды является важным свойством алгоритма и называется дискретностью.

4. дискретность - возможность разбиения алгоритма на отдельные этапы, выполнение которых не вызывает сомнений.

Алгоритм позволяет формализовать выполнение информационного процесса. Если исполнителем является человек, то он может выполнять алгоритм формально, не вникая в содержание поставленной задачи, а только строго выполняя последовательность действий, предусмотренную алгоритмом.

Каждая команда алгоритма должна однозначно определять действие исполнителя.

В процессе выполнения алгоритма на компьютере пользователь будет выполнять команды алгоритма с помощью клавиатуры и мыши. Компьютер - автоматический исполнитель алгоритмов.

Представление информационного процесса в форме алгоритма позволяет поручить его автоматическое исполнение различным техническим устройствам, среди которых особое место занимает компьютер. При этом говорят, что компьютер исполняет программу (последовательность команд), реализующую алгоритм. Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой.

Выделяют следующие типы вычислительных процессов:

1. Линейный вычислительный процесс.

Для получения результата необходимо выполнить некоторые операции в определенной последовательности.

2. Разветвленный вычислительный процесс.

Конкретная последовательность операций зависит от значений одного или нескольких параметров. Например, если дискриминант квадратного уравнения не отрицателен, то уравнение имеет два корня, а если отрицателен, то действительных корней нет.

3. Циклический вычислительный процесс

Для получения результата некоторую последовательность действий необходимо выполнить несколько раз. Например, для того, чтобы получить таблицу значений функции на заданном интервале изменения аргумента с заданным шагом, необходимо соответствующее количество раз определить следующее значение аргумента и посчитать для него значение функции.

В свою очередь, существуют также несколько типов циклического вычислительного процесса, а именно:

1. Счетные циклы (циклы с заданным количеством повторений) - это циклические процессы, для которых количество повторений известно.

2. Итерационные циклы - это циклические процессы, завершающиеся по достижении или нарушении некоторых условий.

3. Поисковые циклы - это циклические процессы, из которых возможны два варианта выхода:

- выход по завершению процесса;

- досрочный выход по какому-либо дополнительному условию.

По типу вычислительного процесса, реализуемого алгоритмом, различают:

- алгоритмы линейной структуры;

- алгоритмы разветвленной структуры;

- алгоритмы циклической структуры.

Алгоритмы решения практических задач обычно имеют комбинированную структуру, то есть включают в себя все три типа вычислительных процессов.

К изобразительным средствам описания алгоритмов относятся следующие основные способы их представления:

- словесный ( записи на естественном языке);

- структурно-стилизованный (записи на алгоритмическом языке и псевдокод);

- графический ( изображение схем и графических символов);

- программный (тексты на языках программирования).

Словесный способ описания алгоритма представляет собой описание последовательных пронумерованных этапов обработки данных и задается в произвольном изложении на естественном языке.

Пример 1.1.

Алгоритм сложения двух чисел (a и b).

1. Спросить, чему равно число a.

2. Спросить, чему равно число b.

3. Сложить a и b, результат присвоить с.

4. Сообщить результат с.

Достоинством данного способа является простота описания, а к недостаткам можно отнести то, что такой подход многословен и не имеет строгой формализации, поэтому допускает неоднозначность толкования отдельных предписаний, в силу чего словесный способ представления алгоритма не имеет широкого распространения.

Для строгого задания различных структур данных и алгоритмов их обработки требуется иметь такую систему формальных обозначений и правил, чтобы смысл всякого используемого предписания трактовался точно и однозначно. Соответствующие системы правил называются языками описаний. К ним относятся алгоритмические языки (псевдокоды), блок-схемы и языки программирования.

Структурно-стилизованный способ описания алгоритма основан на записи алгоритмов в формализованном представлении предписаний, задаваемых путем использования ограниченного набора типовых синтаксических конструкций, называемых часто псевдокодами.

Достоинством псевдокодов является близость к языкам программирования, а недостатками, в свою очередь, являются сложность освоения и невозможность непосредственного ввода алгоритма для решения на ЭВМ, т.е. необходимость перевода на язык программирования.

Графический способ описания алгоритма предполагает, что для описания структуры алгоритма используется совокупность графических изображений (блоков), соединяемых линиями передачи управления. Такое изображение называется методом блок-схем.

Блок-схема алгоритма - это графическое представление хода решения задачи. Блок-схема состоит из блоков, соединенных линиями, а блоки изображаются в виде геометрических фигур, называемых символами. Внутри символов записываются указания о выполняемых блоком функциях - формулы, текст, логические выражения. Вид символов и правила выполнения блок-схем стандартизированы - ГОСТ 19.701-90 содержит перечень символов, их наименования, отображаемые функции, формы и размеры, а также правила выполнения схем. При разработке алгоритма каждое действие обозначают соответствующим блоком, показывая их последовательность линиями со стрелками на конце. Названия, обозначения и назначение элементов блок-схем приводится на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 - Основные блоки

Следует упомянуть некоторые основные правила выполнения блок-схем, которыми надлежит руководствоваться при графическом описании алгоритмов. Начало алгоритмов отмечается символом "Терминатор", из которого выходит одна линия. В нем записывается слово "Пуск" ("Начало"). Конец алгоритма отмечается этим же символом, в котором записывается слово "Останов" ("Конец"). В этом случае данный символ не имеет ни одной выходной линии, а на него может замыкаться одна или более линий. Символ "Процесс" может иметь одну или несколько входных линий и только одну выходную. Внутри символа может быть записано несколько предписаний - в этом случае они выполняются в порядке записи. Представление отдельных операций достаточно свободно. Для обозначения вычислений можно использовать математические выражения, для пересылки данных - стрелки, для других действий - пояснения на естественном языке, например, А: = Х + 4; i: = i + 1, < A > --> B.

Линии потока должны быть параллельны сторонам листа. Основные направления линий потока - сверху вниз и слева направо - стрелкой не обозначаются. В других случаях на конце линии потока ставится стрелка, а в месте слияния линий ставится точка. Если блок-схема не умещается на одном листе, используют соединители. При переходе на другой лист или получении управления с другого листа в комментарии указывается номер листа, например "с листа 3" "на лист 1".

Примеры:

Задача №1: Рассчитать площадь и периметр прямоугольника по двум известным сторонам.

Данная задача не должна представлять особой трудности, так как построена она на хорошо известных всем нам формулах расчета площади и периметра прямоугольника, поэтому зацикливаться на выведении этих формул мы не будем.

Составим алгоритм решения подобных задач:

1) Прочитать задачу.

2) Выписать известные и неизвестные нам переменные в «дано». (В задаче №1 к известным переменным относятся стороны: a,b ;к неизвестным - площадь S и периметр P)

3) Вспомнить либо составить необходимые формулы. (У нас: S=a*b; P=2*(a+b))

4) Составить блок-схему.

Запишем условие в более кратком виде.

Дано: a,b

Найти: S,P

Блок-схема:

Решение задачи №1

Структура программы, решающей данную задачу, тоже проста:

• 1) Описание переменных;

• 2) Ввод значений сторон прямоугольника;

• 3) Расчет площади прямоугольника;

• 4) Расчет периметра прямоугольника;

• 5) Вывод значений площади и периметра;

• 6) Конец.

Практическая работа.

Оборудование: ПК, раздаточный материал, программа MS Word.

Задание 1. Составить и записать алгоритм решения задачи в графическом и словесно- формульном виде. Даны два ненулевых числа. Найти сумму, разность, произведение и частное этих чисел.

Задание 2: Скорость первого автомобиля - V1 км/ч, второго - V2 км/ч, расстояние между ними S км. Какое расстояние будет между ними через T часов, если автомобили движутся в разные стороны? Значения V1, V2, T и S задаются с клавиатуры.

Задание 3.. Разработать алгоритм вычисления суммы натуральных чисел от 1 до 100.

Задание 4. Записать алгоритм решения квадратного уравнения ax2 + bx + c = 0

Задание 5. Составить алгоритм отыскания слова в орфографическом словаре.

Задание 6. Составить алгоритм правил перехода улицы для случаев:

а) перекресток регулируемый;

б) перекресток нерегулируемый (т.е. без светофора).

Отчет по практической работе должен содержать:

1. Тема практической работы

2. Ф.И.О обучающегося, выполнившего практическую работу

3. Название группы

4. Решение предложенных задач с построением блок-схемам.

5. Сравнительный анализ выполнения практической работы. Выводы.

Контрольные вопросы:

1. Каковы возможные подходы к определению понятия алгоритм?

2. Кто (что) может быть исполнителем алгоритма?

3. Какие существуют способы представления алгоритмов?

4. В чем особенности графического способа представления алгоритмов?

5. Как регулируются правила оформления блок-схем?

6. Каковы основные алгоритмические структуры?

7. Чем определяются свойства алгоритмов «дискретность», «определенность», «понятность», «результативность», «массовость»?

8. Что такое алгоритмический язык?
   
   
   
   

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Литература:

1. А.А. Хлебников. Информатика, учебник / А.А. Хлебников. Ростов н/Д: Феникс, 2012 (Среднее профессиональное образование)

2. Г.В. Прохорский учебное пособие «Информационные технологии в архитектуре и строительстве», Москва, 2012 (срелнее профессиональное образование)

Интернет ресурсы

1. 5fan.ru/wievjob.php?id=86794

2. www.turbopro.ru/i

3. www.studfiles.ru</</p>