Разработка урока Общие вопросы алгоритмизации и программирования

Модуль 1-2 Общие вопросы алгоритмизации и программирования

Цель: Ознакомление с основными понятиями языка программирования и конструкциями алгоритмов в виде блок-схем. Формирование профессиональных компетенций

Структура:

1. Организационный момент

2. Итоги тестирования

3. Объяснение новых понятий

4. Подведение итогов

Схематизация понятий Модуля 1-2

УЭ-3

Понятие алгоритмизации

В основе работы ЭВМ лежит принцип программированного управления, т.е. ЭВМ автоматически решает задачу в полном соответствии с программой.

Технология создания программных средств предполагает последовательную реализацию следующих этапов называемых Этапы решения задач на ЭВМ:

1. Постановка задачи

2. Формализация (или математическое описание ) и выбор (или разработка) метода решения

3. Разработка алгоритма

4. Составление программы

5. Отладка программы

6. Вычисление и обработка результатов (опытная эксплуатация)

1. При постановке задачи выясняется конечная цель и вырабатывается общий подход к решению задачи. Выясняется сколько решений имеет задача и имеет ли их вообще. Изучаются общие свойства рассматриваемого физического явления или объекта, анализируются возможности данной системы программирования.

2. На этом этапе все объекты задачи описываются на языке математики, выбирается форма хранения данных, составляются все необходимые формулы. Выбор существующего или разработка нового метода решения (очень важен и, в то же время личностный этап).

3. На этом этапе метод решения записывается применительно к данной задаче на одном из алгоритмических языков (чаще на графическом).

4. Переводим решение задачи на язык, понятный машине.

Поиск разработка и описание алгоритма решения задачи называется алгоритмизацией

Ошибки допущенные при разработке алгоритма приводят к неправильному результату.

Алгоритм. Свойства алгоритмов

Алгоритм - это определенным образом организованная последовательность действий, за конечное число шагов приводящая к решению задачи.

По ГОСТ 19.004-80 «Алгоритм - точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от начальных данных к искомому результату»

Свойства алгоритмов:

1. Определенность

2. Дискретность

3. Целенаправленность

4. Конечность

5. Массовость

Порядок выполнения алгоритма:

1. Действия в алгоритме выполняются в порядке их записи

2. Нельзя менять местами никакие два действия алгоритма

3. Нельзя не закончив одного действия переходить к следующему

Для записи алгоритмов используются специальные языки:

1. Естественный язык (словесная запись)

2. Формулы

3. Псевдокод

4. Структурограммы

5. Синтаксические диаграммы

6. Графический (язык блок-схем)

1. Естественный язык:

если условие то действие1 иначе действие2

2. Структурограмма:
   
   

3. Синтаксическая диаграмма:

4. Графический язык:

Составление алгоритмов графическим способом подчиняется двум ГОСТам:

1. ГОСТ 19.002-80, соответствует международному стандарту ИСО 2636-73. Регламентирует правила составления блок-схем.

2. ГОСТ 19.003-80, соответствует международному стандарту ИСО 1028-73. Регламентирует использование графических примитивов.

Правила построения блок-схем:

1. Блок-схема выстраивается в одном направлении либо сверху вниз, либо слева направо

2. Все повороты соединительных линий выполняются под углом 90 градусов

Любой сложный алгоритм строится из комбинации линейной, разветвляющейся и циклической структур.

Линейный алгоритм - набор команд, выполняемых последовательно друг за другом. Такой порядок действий называют естественным.

При составлении линейных алгоритмов и программ используются следующие блоки и синтаксические конструкции языка Паскаль.

Таблица 3Блок

Наименование

Программа

Начало

Конец

Begin

End(;).

Ввод данных

Read (…)(Readln(…))

Вывод результата на дисплей

Write (…) (Writeln(…))

Вывод результата на печать

Write (Lst,…) (Writeln(…))

Присваивание

…:= …

Пример решения задачи

Линейный алгоритм

Задание. Найти сумму и разность двух чисел a=12,7 и b= -4,9.

1. Постановка задачи

Даны два числа a=12,7 и b= -4,9. Найти их сумму и разность.

2. Математическая модель

формулы

sum=a+b

razn=a-b

исходные данные

a, b - вещественные числа (real)

промежуточный и конечный результат

промежуточного результата нет

конечный результат: sum - вещественное число (real), сумма чисел a, b; razn - вещественное число (real), разность чисел a, b3. Построение алгоритма

4. Разработка программы

{Программа нахождения суммы и

разности двух вещественных чисел}

program sum_razn; {название программы}

uses crt;{подключение текстового модуля}

var a,b:real;{исходные данные}

sum,razn:real;{результата}

begin{начало программы}

clrscr;{очистка окна вывода}

write('Введите значение: a='); {вывод диалога с пользователем}

readln(a); {ввод исходных данных}

write('Введите значение: b='); {вывод диалога с пользователем}

readln(b); {ввод исходных данных}

sum:=a+b;{подсчет суммы}

razn:=a-b;{подсчет разности}

writeln;

writeln('Сумма -> ',sum:3:1,' Разность-> ',razn:3:1);{вывод результата}

readln

end.{конец программы}

5. Тестирование и отладка программы

6. Эксплуатация программы

Алгоритмическая конструкция ветвления

Разветвляющийся алгоритм - алгоритм, содержащий хотя бы одно условие, в результате проверки которого выполняется та или иная последовательность действий. Такой порядок действий называют ветвлением или условным переходом.

При составлении разветвляющихся алгоритмов и программ используются следующие блоки и синтаксические конструкции языка Паскаль, приведенные в таблице 3 и таблице 4.

Таблица 4Блок

Наименование

Программа

Условие (полная развилка)

If… then … else…;

Условие (неполная развилка)

If… then … ;

Выбор

Case … of

…;

…;

…;

else …;

end;

Пример решения задачи

Разветвляющийся алгоритм

Задание. Найти значение функции:

1. Постановка задачи

Определить значение функции при определенных значениях аргумента :

2. Математическая модель

формулы

если иначе

исходные данные

- вещественное число (real), значение аргумента.

промежуточный и конечный результат

промежуточного результата нет

конечный результат: y - вещественное число (real), значение функции.3. Построение алгоритма

4. Разработка программы

{Программа нахождения значения функции}

program znach_func; {название программы}

uses crt;{подключение текстового модуля}

var x:real;{исходные данные}

y:real;{результат}

begin{начало программы}

clrscr;{очистка окна вывода}

write('Введите значение: x='); {вывод диалога с пользователем}

readln(x); {ввод значения аргумента}

if x-1<0 then y:=x+4 {нахождение значения функции при х<1}

else y:=x-3;{нахождение значения функции при х>=1}

writeln;

writeln('Значение функции y = ',y:3:1,', при x = ',x:3:1);{вывод результата}

readln

end.{конец программы}

5. Тестирование, отладка программы и эксплуатация программы

Пример: найти наименьшее из трех чисел.

1 вариант решения:

2 вариант решения:

Алгоритмическая конструкция цикла

Циклический алгоритм - алгоритм, предусматривающий многократное повторение одного и того же действия над новыми данными.

Цикл называется арифметическим, если число повторений цикла известно заранее или может быть вычислено.

Цикл, для которого нельзя указать число повторений, и проверка которого происходит по достижению нужного условия, называется итерационным.

Цикл называется сложным, если внутри его содержится один или несколько других циклов.

Цикл - управляющая структура, организующая многократное выполнение указанного действия.

Цикл "пока": С предусловием

Выполнение цикла "пока" начинается с проверки условия, поэтому такую разновидность циклов называют циклы с предусловием. Переход к выполнению действия осуществляется только в том случае, если условие выполняется, в противном случае происходит выход из цикла. Можно сказать что условие цикла "пока" - это условие входа в цикл. В частном случае может оказаться что действие не выполнялось ни разу. Условие цикла необходимо подобрать так, чтобы действия выполняемые в цикле привели к нарушению его истинности, иначе произойдет зацикливание.

Зацикливание - бесконечное повторение выполняемых действий.

Цикл "до": С постусловием

Исполнение цикла начинается с выполнения действия. Таким образом тело цикла будет реализовано хотя бы один раз. После этого происходит проверка условия. Поэтому цикл "до" называют циклом с постусловием. Если условие не выполняется, то происходит возврат к выполнению действий. Если условие истинно, то осуществляется выход из цикла. Таким образом условие цикла "до" - это условие выхода. Для предотвращения зацикливания необходимо предусмотреть действия, приводящие к истинности условия.

Цикл с параметром, или цикл со счетчиком, или арифметический цикл - это цикл с заранее известным числом повторов.

В блоке модификации указывается закон изменения переменной параметра.

Xo - начальное значение параметра

h - шаг

n - последнее значение параметра

Для создания циклов с параметром необходимо использовать правила:

1. Параметр цикла, его начальное и конечное значения и шаг должны быть одного типа

2. Запрещено изменять в теле цикла значения начальное, текущее и конечное для параметра

3. Запрещено входить в цикл минуя блок модификации

4. Если начальное значение больше конечного, то шаг - число отрицательное

5. После выхода из цикла значение переменной параметра неопределенно и не может использоваться в дальнейших вычислениях

6. Из цикла можно выйти не закончив его, тогда переменная параметр сохраняет свое последнее значение

При составлении циклических алгоритмов и программ используются следующие блоки и синтаксические конструкции языка Паскаль, приведенные в таблице 3 и таблице 5.

Таблица 5Блок

Наименование

Программа

Цикл с параметром

For i=…to(downto) …do …

Цикл с предусловием

While … do …

Цикл с постусловием

Repeat …until …

Пример решения задачи

Циклический алгоритм

Задание. Найти сумму всех вводимых с клавиатуры чисел

1. Постановка задачи

Найти сумму (Sum) (K) чисел (Х) введенных с клавиатуры.

2. Математическая модель

формулы

для n чисел от 1 до K найти сумму Sum, числа X вводятся с клавиатуры.

исходные данные

- вещественное число (real)

k - количество вводимых чисел (integer)

промежуточные данные

n - параметр цикла (integer)

конечный результат

Sum - вещественное число (real), сумма чисел.3. Построение алгоритма

4. Разработка программы

{Программа нахождения суммы чисел вводимых с клавиатуры}

program summa; {название программы}

uses crt;{подключение текстового модуля}

var n,k:integer;x:real;{исходные данные}

sum:real;{результата}

begin{начало программы}

clrscr;{очистка окна вывода}

write('Введите количество чисел: k=');

readln(k);

for n:=1 to k do

begin

write('Введите ',n,' число: '); {вывод диалога с пользователем}

readln(x); {ввод исходных данных}

sum:=sum+x;{подсчет суммы}

end;

writeln;

writeln('Сумма ',k,' чисел равна ',sum:6:2);{вывод результата}

readln

end.{конец программы}

5. Тестирование, отладка программы и эксплуатация программы

История создания языка.

Первая версия языка Паскаль была разработана в 1968 году. Ее разработчиком является швейцарский ученый Никлаус Вирт. Свое название язык получил в честь создателя первой механической вычислительной машины француза Блеза Паскаля. На основе языка Паскаль в 1985 г. фирма Borland выпустила версию Turbo Pascal версии 3.0. С этого времени язык Паскаль используется во всем мире в учебных заведениях в качестве первого изучаемого языка программирования.

В пакете Turbo Pascal 4.0 были устранены ошибки и ограничения компилятора предыдущей версии. Наиболее важным нововведением была unit-концепция, позаимствованная из языка МОДУЛА-2. Это позволило разрабатывать крупные программные продукты. В версии 5.0 появился интегрированный отладчик. Был реализован аппарат перекрытий overlays. В этой версии были исправлены и улучшены библиотеки графических процедур, которым была обеспечена совместимость с графическими адаптерами класса VGA. Появились новые возможности справочной системы Help.

В версии 6.0 была реализована концепция объектно-ориентированного программирования с полным набором прикладных задач для пользователя. В оболочку был встроен интегрированный текстовый редактор. В этой версии впервые использовалась мышь для управления работой.

В 1992 г. появилась последняя на сегодняшний день версия языка Turbo Pascal - 7.0. В ней сохранились все достоинства предыдущих версий:

• многооконный режим работы

• возможность использования мыши

• возможность использования Ассемблера

• возможность создавать объектно-ориентированные программы

К улучшениям этой версии относятся:

• возможность выделять определенным цветом различные элементы исходного текста

• расширен язык программирования. Появился типизированный адресный оператор, открытые массивы и строки

• улучшен компилятор

• изменен интерфейс пользователя

</

12