14 Информационная технология решения задачи с помощью компьютера: основная технологическая цепочка.

Существует определенная последовательность использования компьютера для решения достаточно широкого класса задач, которая задает следующую основную технологическую цепочку:

постановка задачи; построение математической модели;

уточнение задачи с использованием математических понятий;

построение информационной модели, т. е. модели из символов;

написание программы для компьютера или использование готовых программных средств;

исполнение программы;

анализ результатов

(стрелка означает, что при неудовлетворительных результатах необходимо уточнить модель).

При этом под моделью будем понимать совокупность объектов и отношений, называемых моделирующими, которые выражают существенные стороны изучаемого объекта или процесса.

В моделях заключена информация о внешнем мире. Чем точнее модель, тем большую информацию она несет.

Модель, построенная из математических объектов (чисел, формул и пр.), называется математической моделью. Например, из механики известно, что движущаяся по плоскости материальная точка хорошо описывается уравнением: F == т • а (2-й закон Ньютона). Это уравнение и есть математическая модель движения.

Компьютер не работает с математическими моделями. Он не понимает, что такое “число”, “функция” и пр. Он может понимать только знаки, которыми обозначаются числа, функции и пр. и которые условно называются “0” и “1”.

Таким образом, для анализа математической модели на компьютере необходимо перейти от математических моделей к их знаковой записи, т. е. к информационным моделям.

Отличие информационных моделей от математических заключается в том, что информационные модели строятся из букв.

Например, математическая модель движения F == т • а состоит из букв: “F”, “=”, “тп”, “ • ”, “а”.

Информационная модель состоит из двух основных компонент: данных, т. е. некоторой совокупности букв, выражающих ту информацию, которую надо обработать, и последовательности команд, которые предписывают компьютеру совершить последовательность действий над данными, чтобы получить необходимый результат (это аналогично тому, что естественный язык состоит из существительных и глаголов). Эта последовательность команд называется алгоритмом.

Алгоритм адресован конкретному исполнителю. По отношению к нему алгоритм должен обладать двумя основными свойствами: все команды алгоритма должны быть понятны исполнителем (свойство понятности); исполнитель должен быть в состоянии выполнить все команды алгоритма (свойство точности).

Можно сделать так. Для каждого исполнителя надо фиксировать систему его команд, т. е. те команды, которые он понимает и в состоянии выполнить и далее строить алгоритм, используя только эти команды.

Для того чтобы компьютер понимал алгоритм, его необходимо записать на некотором языке, который называется языком программирования. Известны языки программирования: Бейсик, Фортран, Паскаль и др.

Если результат работы алгоритма по тем или иным причинам неудовлетворителен, то уточняется модель и решение задачи повторяется по той же самой технологической цепочке.

В последние годы для решения многих задач уже не нужно строить специальный алгоритм, а можно использовать готовое программное обеспечение с широкой областью применения. К такому обеспечению относятся: графические и текстовые редакторы, базы данных и пр.