🗊Презентация Алгоритмизация и программирование

Тема 4. Алгоритмизация и программирование Вопросы к теме 4. Понятие и свойства алгоритмов Виды алгоритмических конструкций Программы и программное обеспечение, понятие файла

1. Понятие и свойства алгоритмов 1. Понятие и свойства алгоритмов Происхождение слова «алгоритм» связано со словом «algorithmi» - латинским написанием имени аль-Хорезми, под которым в средневековой Европе знали величайшего математика из Хорезма (город в современном Узбекистане) Мухаммеда бен Мусу, жившего в 783-850 гг. Первоначально под алгоритмом понимали только правила выполнения четырех арифметических действий над числами. В дальнейшем это понятие стали использовать вообще для обозначения последовательности действий, приводящих к решению любой поставленной задачи.

Под алгоритмом понимают точное предписание, определяющее содержание и порядок действий, которые необходимо выполнить над исходными данными для получения конечного результата при решении всех задач определенного типа. Под алгоритмом понимают точное предписание, определяющее содержание и порядок действий, которые необходимо выполнить над исходными данными для получения конечного результата при решении всех задач определенного типа. Говоря об алгоритме вычислительного процесса, необходимо понимать, что объектами, к которым применялся алгоритм, являются данные. Алгоритм решения вычислительной задачи представляет собой совокупность правил преобразования исходных данных в результаты.

Свойства алгоритма: Свойства алгоритма: детерминированность (определенность). Предполагает получение однозначного результата вычислительного процесса при заданных исходных данных. Благодаря этому свойству процесс выполнения алгоритма носит механический характер; результативность. Указывает на наличие таких исходных данных, для которых реализуемый по заданному алгоритму вычислительный процесс должен через конечное число шагов остановиться и выдать искомый результат;

массовость. массовость. Это свойство предполагает, что алгоритм должен быть пригоден для решения всех задач данного типа; дискретность. Означает возможность разделения определяемого алгоритмом вычислительного процесса на отдельные этапы, и возможность выполнения которых исполнителем (компьютером) не вызывает сомнений.

Алгоритм должен быть формализован по некоторым правилам посредством конкретных изобразительных средств. К ним относятся следующие способы записи алгоритмов: словесный, формульно-словесный, графический, язык операторных схем, алгоритмический язык. Алгоритм должен быть формализован по некоторым правилам посредством конкретных изобразительных средств. К ним относятся следующие способы записи алгоритмов: словесный, формульно-словесный, графический, язык операторных схем, алгоритмический язык. Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический (блок-схемный) способ записи алгоритмов.

Блок-схемой называется графическое изображение логической структуры алгоритма, в котором каждый этап процесса обработки информации представляется в виде геометрических символов (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых операций. Блок-схемой называется графическое изображение логической структуры алгоритма, в котором каждый этап процесса обработки информации представляется в виде геометрических символов (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых операций. Перечень символов, их наименование, отображаемые ими функции, форма и размеры определяются ГОСТами.

2. Виды алгоритмических конструкций При всем многообразии алгоритмов решения задач в них можно выделить четыре основных вида вычислительных процессов (алгоритмов): линейный; ветвящийся; циклический; рекурсивный.

Линейным называется такой вычислительный процесс (алгоритм), при котором все этапы решения задачи выполняются в естественном порядке следования записи этих этапов.

Ветвящимся называется такой вычислительный процесс (алгоритм), в котором выбор направления обработки информации зависит от исходных или промежуточных данных (от результатов проверки выполнения какого-либо логического условия).

Циклическим называется вычислительный процесс (алгоритм), содержащий один или несколько циклов. Циклическим называется вычислительный процесс (алгоритм), содержащий один или несколько циклов. Циклом называется многократно повторяемый участок вычислений По количеству выполнения циклы делятся на циклы с определенным (заранее заданным) числом повторений и циклы с неопределенным числом повторений.

Количество повторений в циклах с неопределенным числом повторений зависит от соблюдения условия, задающего необходимость выполнения цикла. Количество повторений в циклах с неопределенным числом повторений зависит от соблюдения условия, задающего необходимость выполнения цикла. Это условие может проверяться в начале цикла — тогда речь идет о цикле с предусловием, или в конце — тогда это цикл с постусловием.

Рекурсивным называется вычислительный процесс (алгоритм), организованный таким образом, что в процессе обработки информации на каком-либо шаге он прямо или косвенно обращается сам к себе.

Методы разработки алгоритмов Метод частных целей – сложная задача сводится к последовательности более простых задач. Метод подъема – начинается с принятия начального предположения или построения начального решения задачи. Затем начинается (насколько возможно) быстрое движение «вверх» от начального уровня по направлению к лучшим решениям. Когда алгоритм достигает точки, из которой больше невозможно двигаться «наверх», он останавливается.

Программирование с отходом назад - позволяет осуществить организованный исчерпывающий поиск требуемого решения задачи. При этом часто удается избежать перебора всех возможных вариантов. Программирование с отходом назад - позволяет осуществить организованный исчерпывающий поиск требуемого решения задачи. При этом часто удается избежать перебора всех возможных вариантов. Алгоритмы ветвей и границ – применяются для решения переборных задач и ориентированы на поиск оптимального решения из конечного множества возможных решений – вариантов.

3. Программы и программное обеспечение, понятие файла Программа – это последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки информации. Все программы хранятся во внешней и постоянной памяти компьютера. Но, для того, чтобы компьютер мог выполнить ту или иную обработку информации по соответствующей программе, она должна быть помещена в оперативную память компьютера. Все используемые в компьютере программы называются программным обеспечением.

Все программное обеспечение делится на три класса: Все программное обеспечение делится на три класса: Системное Прикладное Инструментальное

Системное программное обеспечение Необходимо для функционирования компьютера, работы с файлами, защиты программ и данных, а также для разработки прикладного программного обеспечения.

Системное ПО включает в себя: Системное ПО включает в себя: Операционная система (ОС) - комплекс программ, распределяющих ресурсы компьютерной системы и организующих работу других программ. Файловые менеджеры - программы, обеспечивающие более комфортное общение пользователя с командами ОС.(Windows Commander,Total Commander,FAR и др.)

Программы диагностики, проверяющие работу основных устройств компьютера. Программы диагностики, проверяющие работу основных устройств компьютера. Антивирусные программы. Программы обслуживания дисков - программы проверки целостности логической и физической структуры дисков. Архиваторы – программы для упаковки файлов и групп файлов для уменьшения занимаемого ими места на диске.( WinZip, WinRAR и др.)

Прикладное программное обеспечение Прикладное ПО – предназначено для выполнения конкретных задач пользователя. Это те программы, которые превращают компьютер в пишущую машинку для набора текстов, в калькулятор для выполнения вычислений, в рабочее место художника, дизайнера, в средство общения с другими людьми на расстоянии или инженера-конструктора, и многое-многое другое.

Прикладное ПО включает в себя: Прикладное ПО включает в себя: Текстовые процессоры – программы для создания, редактирования и оформления текстовых документов. Табличные процессоры – программы, позволяющие выполнять операции над данными, представленными в табличной форме. Системы Управления Баз Данных –средства ввода, поиска, размещения и выдачи больших массивов данных

Компьютерная графика и анимация - средства создания неподвижных и движущихся изображений; Компьютерная графика и анимация - средства создания неподвижных и движущихся изображений; Средства создания презентаций - программы создания и показа наборов слайдов; Средства коммуникаций - программы для работы в компьютерной сети: Системы автоматизированного проектирования - средства проектирования электронных схем, машин, механизмов; Обучающие программы; Игры.

Инструментальное ПО Инструментальное программное обеспечение – это средства, предназначенные для создания системного и прикладного ПО. Его составляют разнообразные языки и среды программирования.

Инструментальное ПО включает в себя: Инструментальное ПО включает в себя: Трансляторы - переводчики программ языков программирования в машинные коды; Отладчики - средства поиска и исправления ошибок; Интегрированные среды разработки приложений - объектно-ориентированные языки программирования (Visual Basic, Delphi и др.); Языки программирования - средства создания программ для компьютера(Basic Pascal и т.д.)

Парадигмы программирования: Парадигмы программирования: Процедурное (императивное) программирование(Алгол, Фортран, Бейсик, Паскаль, Си, Си++) Функциональное (аппликативное ) программирование (Лисп) Логическое (реляционное) программирование (Пролог)

Объектно – ориентированное программирование(Турбо Паскаль, Турбо Си++, Борланд Паскаль, Борланд Си++ ) Визуальное программирование (Visual Basic )

Файл и файловая система Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов. Файл — это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.

После введения в действие семейства операционных систем Windows требования к именам файлов стали следующими: После введения в действие семейства операционных систем Windows требования к именам файлов стали следующими: 1. Разрешается использовать до 255 символов. 2. Разрешается использовать символы национальных алфавитов, в частности русского. 3. Разрешается использовать пробелы и другие ранее запрещенные символы, за исключением следующих девяти: / \ : * ? « < > |. 4. В имени файла можно использовать несколько точек. Расширением имени считаются все символы, стоящие за последней точкой.

Файловая система - это система хранения файлов и организации каталогов. Файловая система - это система хранения файлов и организации каталогов. Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) удобно применять одноуровневую файловую систему, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов. Для отыскания файла на диске достаточно указать лишь имя файла.

Одноуровневая файловая система

Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска файлы организуются в многоуровневую иерархическую файловую систему, которая имеет «древовидную» структуру.

Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре необходимо указать путь к файлу. Для того чтобы найти файл в иерархической файловой структуре необходимо указать путь к файлу. В путь к файлу входят записываемые через разделитель "\" логическое имя диска и последовательность имен вложенных друг в друга каталогов, в последнем из которых находится данный нужный файл.

Путь к файлу вместе с именем файла называют полным именем файла. Папка – это объект Windows, предназначенный для объединения файлов и других папок в группы.