Лекция 7
Алгоритм и программа. Виды вычислительных процессов
Любая задача, решаемая с помощью компьютера, должна пройти следующие этапы:
Постановка или формулировка задачи. На этом этапе излагается суть задачи, определяются исходные данные и формулируется цель.
Разработка математической модели исследуемого процесса или явления, сформулированного в задаче. На этом этапе рассматриваемый в задаче физический процесс, социальные явления или экономические проблемы представляются в виде математических выражений, формул, уравнений, отображающих поведение объекта исследования. При этом принимается решение о том, какие факторы, оказывающие влияние на поведение объекта исследования, учесть и в какой мере, а какими пренебречь.
Выбор метода решения. На этом этапе выбирается один из нескольких возможных методов решения задачи. При этом оцениваются достоинства и недостатки, рассматриваемых методов.
Разработка алгоритма вычисления. На этом этапе создается план вычислительного процесса, производится его оптимизация с позиций минимального расхода машинного времени и памяти компьютера.
Написание программы на одном из алгоритмических языков.
Отладка и выполнение программы. На этом этапе устраняются синтаксические и логические ошибки, допущенные при написании программы.
Анализ полученных результатов. Это важный этап работы. Он подводит итог исследования. На этом этапе сравниваются результаты вычислений с результатами экспериментальных исследований, уточняется математическая модель объекта. При этом устанавливается степень влияния тех или иных факторов с целью учета неучтенных, которые оказали в результате существенное влияние, и пренебрежения учтенных из-за их незначительного влияния. Дополнительно уточняются исходные данные, метод вычислений и др.
Рассмотрение первых трех и последнего этапа относится к прикладным дисциплинам, в которых осуществляется постановка задачи и анализ поведения объекта исследования. Четвертый, пятый и шестой этапы являются областью дисциплины «Информатика».
Алгоритм
Апгоритм – это точное и строгое предписание вычислительных операций, образующих вычислительный процесс от исходных данных до конечного результата.
Проще говоря, алгоритм это план вычислений. В вычислительной технике принято изображать алгоритм графическим методом. В этом случае все операции вычислительного процесса принято представлять в виде графических, условных обозначений, называемых блоками. Связывая такие блоки линиями связи, можно создавать схемы вычислений. Схемы, состоящие из совокупности блоков, получили название блок – схем. На изображение блоков установлен государственный стандарт (ГОСТ). В таблице 1 приводится изображение основных блоков, применяемых для представления блок–схем. Операции в алгоритмах принято размещать в направлении сверху вниз.
Таблица 1 – Перечень операционных блоков
№ п.п. |
Условное обозначение |
Наименование |
Комментарий |
1 |
1 |
Пуск, останов |
Начало и конец алгоритма |
2 |
|
Процесс |
Вычислительное действие, совокупность вычислительных действий |
3 |
|
Решение |
Проверка условия ветвления, выбор дальнейшего направления процесса решения в зависимости от условия |
4 |
|
Модификация |
Заголовок цикла, проверка условий цикла |
5 |
|
Ввод, вывод Данных |
Ввод исходных данных, вывод результатов |
6 |
|
Предопределенный процесс |
Использование раннее созданных алгоритмов (подпрограмм) |
7 |
|
Документ |
Вывод данных на печать |
8 |
|
Соединитель страничный |
Разрыв линий потока в пределах одной страницы |
9 |
|
Соединитель межстраничный |
Перенос линий потока на другую страницу |
10 |
|
Узел |
Слияние линий потока |
–
+
Рис. 1 Пример выполнения блок–схемы для вычисления корней
квадратного уравнения
Рекомендуется принимать соотношение ширины блока к его высоте равной 1.5. Хорошим стилем считается вертикальное начертание линий связи в местах входа в блок и выхода из него. Линии связи, направленные снизу вверх и справа налево обязательно должны заканчиваться стрелками. В других случаях это необязательно.