Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно




НазваниеОбласть применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно
страница1/5
Дата07.09.2012
Размер0.68 Mb.
ТипАнализ
  1   2   3   4   5
Технология решения задач на ЭВМ


Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно три класса задач, для решения которых используется компьютер:

  1. Вычислительные задачи, связанные с обработкой числовой информации, например, решение систем линейных алгебраических уравнений;

  2. Задачи по обработке символьной информации, связанные созданием и редактирование текстов;

  3. Задачи по обработке графической информации (схем, чертежей, графиков, эскизов и т.д.). К таким задачам относится задача разработки конструктором чертежей новых изделий или создание дизайнером логотипа компании для своего сайта.


Процесс решения задачи первого класса можно условно разбить на ряд этапов:

  1. Построение модели (формализация изучаемой предметной области, описание соотношений между исходными данными и результатами);

  2. Постановка задачи (описание результатов и необходимых исходных данных);

  3. Разработка или выбор готового метода решения задачи с помощью компьютера (представление процесса определения решения в виде последовательности операций, которые пользователь может реализовать на компьютере;

  4. Реализация метода на компьютере (представление построенной последовательности операций в специальном виде и их выполнение);

  5. Анализ полученных результатов (сравнение полученных результатов с теорией, с имеющимися данными других исследований или экспериментальными данными).


При решении практических задач приходится иметь дело с реальными объектами – явлениями природы, физическими и производственными процессами, планами выпуска продукции и т.п. Для того чтобы поставить задачу, необходимо сначала описать объект исследования в математических терминах, т.е. построить математическую модель.

Рассмотрим, ставший уже классическим пример о движении тела, брошенного под некоторым углом к горизонту. Требуется определить дальность полёта. Сделаем следующие предположения, существенно упрощающие решение проблемы:

  1. Кривизна Земли равна нулю, т.е. её поверхность считаем плоскостью;

  2. Ускорение свободного падения постоянно, не зависит от высоты (g = const);

  3. Сопротивление воздуха отсутствует.


В таком случае можно воспользоваться уравнениями из курса физики, описывающими движение тела, брошенного под углом α к горизонту и начальной скоростью ν :


(*)

Здесь (x,y) – система координат (неподвижная), ось x направлена вдоль поверхности Земли, а ось y – вертикально вверх; t время.

Эти уравнения являются математической моделью. Сформулируем постановку задачи:

Определить дальность полета тела l, движение которого подчиняется уравнениям (*). Начальные скорость и направление движения заданы: при x=0 и y=0 ν= ν0 , α= α0 .

Таким образом, требуется найти x в момент падения тела на Землю, т.е. когда y снова обратится в ноль. Алгоритм решения задачи основывается на аналитических преобразованиях исходной системы уравнений:

  1. Выразить t из первого уравнения системы через x;

  2. Подставить полученное выражение во второе уравнение системы;

  3. Положить y=0;

  4. Решить полученное квадратное уравнение;

  5. Взять в качестве ответа ненулевое значение.


Для реализации алгоритма на компьютере необходимо, прежде всего, выбрать среду программирования, основанную на каком-либо языке программирования (Fortran, Basic, Pascal, C/C++ и др.) и составить программу с выражением соответствующих расчетных формул.

Универсального языка программирования, который был бы идеальным на все случаи жизни, не существует. Поэтому следующий важный шаг состоит в том, чтобы выбрать оптимальный из имеющихся в распоряжении языков программирования.

По окончании разработки программы наступает ответственный момент её отладки и тестирования. Основная цель отладки – выявление и устранение ошибок, связанных с нарушением правил написания программы. После того, как программа становится работоспособной, её тестируют, т.е. проверяют правильность логики работы программы, диапазон допустимых значений исходных данных. Затем проводятся вычисления.

Анализ полученных результатов может выявить другого рода ошибки и неточности. Причиной неприемлемости результатов решения может стать неадекватность исходной математической модели, т.е. слишком грубое описание реального объекта, или непригодность выбранного метода решения задачи. В этом случае необходимо возвращаться на предыдущие этапы и делать исправления.

Таким образом, в целом, процесс решения задачи можно представить с помощью следующей схемы:

Реальный

объект

Управление реальным объектом




Приемлемые

результаты


Математическая

модель

Постановка

задачи

Выбор метода и разработка алгоритма

Реализация алгоритма на компьютере

Решение задачи и анализ результатов







Неприемлемые

результаты

Изменение метода решения

Изменение постановки задачи

Изменение математической модели


Задачи по обработке символьной информации.

Реальный объект – создаваемый или исходный текст, которому ставится в соответствие функциональная модель, представляющая собой перечень функций, необходимых для преобразования исходного текста в результирующий. Такими исходными функциями являются:

  • удаление, вставка или изменение любых частей текста; произвольное перемещение по тексту;

  • выравнивание текстов по правому полю с соблюдением правил переноса слов;

  • отыскание в тексте заданной фразы и замена её на другую фразу;

  • разметка текста: выделение слов курсивом, подчеркивание слов и т.д.;

  • сохранение готового текста или его частей во внешнюю память;

  • сборка готового текста из различных ранее созданных частей.

Специальные программы, выполняющие эти функции называются текстовыми редакторами или текстовыми процессорами. Этапы выбора модели и метода реализации на компьютере сводятся в данном случае к выбору наиболее подходящей программы обработки текста. Анализ получаемых текстов может приводить к замене используемой программы.

Задачи по обработке графической информации.

Реальным объектом в задачах обработки графической информации являются изображения , которые можно воспроизводить на экране дисплея. Исходными данными и результатами задачи по обработке информации являются изображения. Необходимо обеспечить возможность создания, сохранения и корректирования изображений. Перечень необходимых функций может включать:

  • изображение графических примитивов: точек, отрезков прямых, прямоугольников, окружностей, букв и цифр различных шрифтов;

  • закраска отдельных элементов изображения;

  • преобразование различных фрагментов изображения: их выделение, удаление, сжатие, растяжение, перемещение или копирование и т.д.;

  • сохранение готовых изображений во внешнюю память.

Специальные программы, выполняющие эти функции, называются графическими редакторами. Этапы решения данного класса задач аналогичны этапам решения задач преобразования текста.


Алгоритм и технология их разработки.

Алгоритм – это система правил, описывающая последовательность действий, которые необходимы для решения той или иной задачи. Это понятие в информатике является фундаментальным и поэтому не существует абсолютно строгого определения. Слово алгоритм происходит от algorithmi - латинской формы написания имени среднеазиатского математика IX в. аль-Хорезми, который сформулировал правила выполнения арифметических действий. Первоначально под алгоритмом понимали только правила выполнения четырех арифметических действий над многозначными числами. В дальнейшем это понятие стали использовать вообще для обозначения последовательности действий, приводящих к решению задачи.

Основные характеристики алгоритмов. Всякий алгоритм обработки информации характеризуется дискретностью, определенностью, результативностью и массовостью.

Дискретность означает, что выполнение алгоритма разбивается на последовательность законченных действий – шагов. Каждое действие должно быть завершено прежде, чем произойдет переход к выполнению следующего. Значение величин на каждом шаге алгоритма получаются по определенным правилам из значений величин, определенных на предшествующих шагах.

Определенность состоит в том, что каждое предписание алгоритма четко и однозначно. Значения величин, получаемые на каком-либо шаге, однозначно определяются значениями величин, полученных ранее. При этом известно, какой шаг будет выполняться следующим.

Результативность (или конечность) алгоритма предполагает, что его исполнение сводится к выполнению конечного числа действий и всегда приводит к некоторому результату. В качестве одного из возможных результатов является и установление того факта, что задача не имеет решения.

Массовость означает, что алгоритм разрабатывается в общем виде так, чтобы его можно было применять целого класса задач, различающихся лишь набором исходных данных. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, называемой областью применимости алгоритма. В свойстве массовости заключена практическая ценность.

Формы представления алгоритмов:

  • словесное описание алгоритма на естественном языке (вербальная форма);

  • построчная запись алгоритма;

  • блок – схема (графическая форма);

  • запись на каком-либо языке программирования.

Далее рассмотрим первые три формы представления алгоритма на примере определения наибольшего общего делителя (НОД) двух целых положительных чисел с помощью алгоритма Евклида.

Словесное описание.

Если числа равны, то НОД равен одному из них. В противном случае надо из большего числа вычесть меньшее. Полученную разность запомнить вместо значения большего числа и повторить все сначала.

Построчная запись.

Это запись на естественном языке, но с соблюдением определенных правил:

  1. Шаги (предписания) алгоритма нумеруются;

  2. Исполнение алгоритма происходит в порядке возрастания номеров шагов, начиная с первого (если нет специальных указаний);

  3. Типичными шагами алгоритма являются;

  • чтение (ввод) данных, которое записывается в виде «Чтение A, B, …», где A, B –исходные данные;

  • обработка данных (вычисления) по формулам, записанная в виде «V= …», где V переменная;

  • сообщение (вывод) результата, который имеет вид «Запись x, y …», где x, y – значения переменных;

  • проверка условия, запись которого «Если <условие> идти к N, где N – номер шага;

  • переход к шагу с номером N: «Идти к N»;

  • конец вычислений: «Останов».

С учетом этих правил алгоритм Евклида выглядит так:

[1] Чтение A, B

[2] Если A = B, идти к [8]

[3] Если A > B, идти к [6]

[4] B = B – A

[5] Идти к [2]

[6] A = A - B

[7] Идти к [2]

[8] НОД = A

[9] Запись НОД

[10] Останов

Блок – схема изображает алгоритм с применением геометрических фигур, имеющих определенную семантику. На следующем рисунке представлены основные типы геометрических фигур, используемых при построении блок-схем.




а) б)




в) г)





д) е)

Овал а) используется для изображения исходного и конечного пунктов алгоритма. В нем, как правило, записываются соответствующие слова «Начало» или «Конец». Овал, также, используется для изображения в виде блок-схем отдельных частей алгоритма, имеющих вспомогательный характер. В этом случае в овале пишутся слова «Вход» и «Выход», соответственно.

Параллелограмм б) изображает ввод исходных данных или вывод полученных результатов. В параллелограммах дается список переменных, значения которых необходимо задать перед решением задачи или список тех параметров, значения которых получены в результате решения данной задачи.

Прямоугольник в) обозначает совокупность алгоритмических действий, имеющих автономный характер. Здесь могут быть приведены обычные математические формулы, по которым вычисляются какие-то промежуточные параметры, необходимые для продолжения алгоритма.

Ромб г) используется для выбора альтернативного пути продолжения выполнения действий алгоритма. Само условие выбора записывается в ромбе в виде логического выражения, которое может быть либо истинным, либо ложным.

Шестиугольник д) необходим для организации многократного выполнения однотипных действий. Количество этих действий определяется диапазоном изменения специального индекса - счетчика цикла.

Порядок выполнения алгоритмических действий в блок-схемах определяется при помощи линий со стрелками. Причем, для ясности изображения некоторые линии могут где-то прерываться и где-то возобновляться снова. Обрыв и продолжение линий отмечается кружками е). В кружках, соответствующих одним и тем же линиям, проставляются одинаковые обозначения (числа или буквы).

На основе приведенных фигур строятся следующие алгоритмические структуры:







Действие 1 Да Условие Нет



Действие 2 Действие



Действие 3




а) б)








i=1

Да Нет n

условие






Действие 1 Действие 2 Действие










в) г)









Условие Нет Действие


  1   2   3   4   5

Похожие:

Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconЛекция 1 Введение в компьютерную графику
Самая важная функция компьютера – обработка информации. Особо можно выделить обработку информации, связанную с изображениями. Она...
Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconРешение задач на нахождение количества информации
Цепи: закрепить навыки решения задач на нахождение количества информации; наработать навыки решения задач открытого типа
Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconКонтрольная работа по физике №1 9 класс
Распознать класс, к которому относится данная задача, так как среди разнообразных кинематических задач можно выделить
Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconПрограмма дисциплины Курс по выбору «Защита информации» для специальности 080 100. 6 2 «Экономика» ен. В. 1
Сформировать у студентов теоретические знания по основам защиты информации при обращении с компьютерной техникой и программным обеспечением...
Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconИнформатика для юристов учебное пособие Казань 2010 Рекомендовано
Структура информатики. Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства,...
Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconПрограмма вступительных испытаний для поступающих в магистратуру Иргту направление магистерской подготовки: 210400 радиотехника магистерская программа «Радиотехнические телекоммуникационные системы и устройства»
Области применения и задачи передачи информации. Мера количества информации. Энтропия источника информации и ее свойства
Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconУрок №24. «Компьютерная графика»
Расширять представление о видах задач по обработке информации, связанных с изменением формы ее предоставления за счет графики
Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconВопросы для 9 класса
Понятие информации. Виды информации. Роль информации в живой природе и в жизни людей. Язык как способ представления информации: естественные...
Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconМосковский государственный открытый университет
Это могут быть задачи, связанные с моделированием различных явлений и процессов, анализом результатов эксперимента, кодированием...
Область применения компьютеров для решения разнообразных задач по обработке информации быстро расширяется. Можно выделить три вида информации и соответственно iconПрезентация по теме: «Кодирование и шифрование информации»
В этой презентации рассмотрены разные виды кодирования и шифрования информации. Здесь можно увидеть, как влияет на нашу жизнь кодирование...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница