Решение задач на ЭВМ
Решение задач на ЭВМ — один из видов творческих заданий на занятиях, зачетах, экзаменах и олимпиадах по информатике и программированию.
Основные этапы решения задач на ЭВМ:
- Постановка задачи
- Определение методов решения
- Составление алгоритмов
- Написание программ для ЭВМ
- Отладка программ на ЭВМ
- Получение результатов на ЭВМ
Последовательность этапов технологии подготовки решения задач с помощью компьютера
©Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — авторский с подробными пояснениями профильными специалистами. Вы сможете скачать гдз, решебники, улучшить школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.
Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.
САМОЕ ГЛАВНОЕ
Этапы решения задачи с использованием компьютера:
1) постановка задачи;
5) отладка, тестирование;
6) выполнение расчётов.
Для решения многих задач на компьютере необходимо владеть языком программирования, обладать знаниями в области информационного моделирования и алгоритмизации.
Этапы подготовки и решения задачи на ЭВМ
В методических указаниях рассмотрены основные методы алгоритмизации и способы программирования на языке QBasic. Приведены правила и особенности написания алгоритмов и программ линейной и разветвленной структуры.
Методические указания могут быть рекомендованы для студентов всех специальностей заочной формы обучения, обучающихся по дисциплине «Информатика» и изучающих язык программирования QBasic. Методические указания могут быть использованы студентами дневной и вечерней формы обучения и другими категориями пользователей, изучающими язык программирования QBasic, они могут быть полезны также при изучении и других языков программирования.
Ил. 4. Табл. 3. Библиогр.: 3 назв.
| ã Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004 |
Предисловие
Эффективное решение инженерных, научных, экономических и управленческих задач сегодня невозможно без использования ЭВМ. Поэтому изучение различных разделов информатики – непременная составляющая современного инженерного образования. Одним из таких разделов информатики, включаемых в государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования и учебные программы многих специальностей, является алгоритмизация и программирование решения задач на языке высокого уровня.
Для обучения программированию был создан ряд языков высокого уровня (ЯВУ), среди которых можно выделить Logo, Basic и Pascal. Наиболее известным ЯВУ для целей обучения де-факто стал Basic. В настоящее время Basic является одним из наиболее массовых языков, особенно для ЭВМ класса персональных компьютеров
Настоящие методические указания являются дополнением к учебному пособию [1], предназначены для студентов заочного факультета специальностей 250100, 250300, 250600, 250800 и содержат разъяснения и рекомендации по выполнению заданий в контрольной работе № 1 по информатике. Они могут быть использованы также студентами дневной и вечерней формы обучения для подготовки к выполнению лабораторных работ по соответствующим разделам информатики и другими категориями пользователей, изучающими язык программирования QBasic.
Методические указания содержат основные теоретические положения по рассматриваемому разделу алгоритмизации и программированию, примеры выполнения заданий и набор индивидуальных заданий, включающий 30 вариантов заданий по каждой из рассматриваемых тем. В предложенном пособии не приводятся сведения по языку программирования QBASIC, так как они содержатся в учебном пособии [1]. Данное пособие – первое из серии планируемых к изданию, которые должны охватить все темы, включенные в контрольную работу у заочников, в практические и лабораторные занятия у студентов дневной и вечерней формы обучения.
Решение какой-то задачи на ЭВМ пользователем может быть выполнено следующими способами: а) с использованием готовой программы, созданной профессиональными программистами по заказу пользователя, или приобретенной им как программный продукт; б) с помощью программы, использующей готовые стандартные программные модули, обращение к которым осуществляется из программы, создаваемой пользователем в среде инструментальной системы программирования, имеющей в своем составе такие программные модули; в) с помощью программы, полностью составленной пользователем самостоятельно в среде выбранной системы программирования. Ясно, что для пользователя трудоемкость решения задачи возрастает при переходе из перечисленных способов от а) к б) и к в). Наиболее сложен и трудоемок способ в).
Этапы подготовки и решения задачи на ЭВМ
Подготовка и решение задачи с помощью ЭВМ, когда решение программируется самим пользователем, включает ряд работ, отличающихся друг от друга по своему характеру и называемые этапами. Последовательность этих этапов определяет технологию подготовки и решения данной задачи на ЭВМ. На ЭВМ могут решаться задачи различного характера, например: научно-инженерные, разработки системного программного обеспечения, обучения, управления производственными процессами и т. д. В процессе подготовки и решения на ЭВМ научно-инженерных задач можно выделить следующие этапы:
• математическое описание задачи;
• выбор и обоснование метода решения;
• алгоритмизация вычислительного процесса;
• решение задачи на ЭВМ и анализ результатов.
В задачах другого класса некоторые этапы могут отсутствовать, например, в задачах разработки системного программного обеспечения отсутствует математическое описание.
Перечисленные этапы связаны друг с другом. Например, анализ результатов может показать необходимость внесения изменений в программу, алгоритм или даже в постановку задачи. Для уменьшения числа подобных изменений необходимо на каждом этапе по возможности учитывать требования, предъявляемые последующими этапами. В некоторых случаях связь между различными этапами, например, между постановкой задачи и выбором метода решения, между составлением алгоритма и программированием, может быть настолько тесной, что разделение их становится затруднительным.
Постановка задачи. На данном этапе формулируется цель решения задачи и подробно описывается ее содержание. Анализируются характер и сущность всех величин, используемых в задаче, и определяются условия, при которых она решается. Корректность постановки задачи является важным моментом, так как от нее в значительной степени зависят другие этапы.
Математическое описание задачи. Настоящий этап характеризуется математической формализацией задачи, при которой существующие соотношения между величинами, определяющими результат, выражаются посредством математических формул. Так формируется математическая модель явления с определенной точностью, допущениями и ограничениями. При этом в зависимости от специфики решаемой задачи могут быть использованы различные разделы математики и других дисциплин.
Математическая модель должна удовлетворять по крайней мере двум требованиям: реалистичности и реализуемости. Под реалистичностью понимается правильное отражение моделью наиболее существенных черт исследуемого явления. Реализуемость достигается разумной абстракцией, отвлечением от второстепенных деталей, чтобы свести задачу к проблеме с известным решением. Условием реализуемости является возможность практического выполнения необходимых вычислений за отведенное время при доступных затратах требуемых ресурсов.
Выбор и обоснование метода решения. Модель решения задачи с учетом ее особенностей должна быть доведена до решения при помощи конкретных методов решения. Само по себе математическое описание задачи в большинстве случаев трудно перевести на язык машины. Выбор и использование метода решения задачи позволяет привести решение задачи к конкретным машинным операциям. При обосновании выбора метода необходимо учитывать различные факторы и условия, в том числе точность вычислений, время решения задачи на ЭВМ, требуемый объем памяти и другие.
Одну и ту же задачу можно решить различными методами, при этом в рамках каждого метода можно составить различные алгоритмы.
Алгоритмизация вычислительного процесса. На данном этапе составляется алгоритм решения задачи согласно действиям, задаваемым выбранным методом решения. Процесс обработки данных разбивается на отдельные относительно самостоятельные блоки, и устанавливается последовательность выполнения блоков. Разрабатывается блок-схема алгоритма.
Составление программы. При составлении программы алгоритм решения задачи переводится на конкретный язык программирования. Для программирования обычно используются языки высокого уровня, поэтому составленная программа требует перевода ее на машинный язык ЭВМ. После такого перевода выполняется уже соответствующая машинная программа.
Отладка программы. Отладка заключается в поиске и устранении синтаксических и логических ошибок в программе.
В ходе синтаксического контроля программы транслятором выявляются конструкции и сочетания символов, недопустимые с точки зрения правил их построения или написания, принятых в данном языке. Сообщения об ошибках ЭВМ выдает программисту, при этом вид и форма выдачи подобных сообщений зависят от вида языка и версии используемого транслятора.
После устранения синтаксических ошибок проверяется логика работы программы в процессе ее выполнения с конкретными исходными данными. Для этого используются специальные методы, например, в программе выбираются контрольные точки, для которых вручную рассчитываются промежуточные результаты. Эти результаты сверяются со значениями, получаемыми ЭВМ в данных точках при выполнении отлаживаемой программы. Кроме того, для поиска ошибок могут быть использованы отладчики, выполняющие специальные действия на этапе отладки, например, удаление, замена или вставка отдельных операторов или целых фрагментов программы, вывод или изменение значений заданных переменных.
Решение задачи на ЭВМи анализ результатов. После отладки программы ее можно использовать для решения прикладной задачи. При этом обычно выполняется многократное решение задачи на ЭВМ для различных наборов исходных данных. Получаемые результаты интерпретируются и анализируются специалистом или пользователем, поставившим задачу.
Рассмотрим немного подробнее некоторые базовые, фундаментальные понятия, которые были упомянуты выше.
Дата добавления: 2019-02-22 ; просмотров: 380 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Анализ результатов. Уточнение модели.
Последний этап — это использование уже разработанной программы для получения искомых результатов Производится анализ результатов решения задачи и в случае необходимости — уточнение математической модели (с последующей корректировкой алгоритма и программы). Программы, имеющие большое практическое или научное значение, используются длительное время. Иногда даже в процессе эксплуатации программы могут исправляться, дорабатываться.
Рассмотрим процесс решения задачи на конкретном примере: Пусть тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью Vo с некоторой высоты Н. Определить его местоположение и скорость в заданный момент времени.
На первом этапе обычно строится описательная информационная модель объекта или процесса. В нашем случае с использованием физических понятий создается идеализированная модель движения объекта. Из условия задачи можно сформулировать следующие основные предположения:
- тело мало по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальной точкой;
- скорость бросания тела мала, поэтому:
- ускорение свободного падения можно считать постоянной величиной;
- сопротивлением воздуха можно пренебречь.
На втором этапе создается формализованная модель, т. е. описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка.
Из курса физики известно, что описанное выше движение является равноускоренным. При заданных начальной скорости (Vo), начальной высоте (Но) и ускорении свободного падения (g = 9,8 м/с2) зависимость скорости (V) и высоты (Н) от времени (t) можно описать следующими математическими формулами:
На третьем этапе необходимо формализованную информационную «модель преобразовать в компьютерную модель, т. е. выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:
- создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
- формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т. д.).
Для реализации первого пути надо построить алгоритм определения Координаты тела в определенный момент времени и записать его на одном из языков программирования.
Второй путь требует создания компьютерной модели, которую можно исследовать в электронных таблицах. Для этого следует представить математическую модель в форме таблицы функции зависимости координаты от времени (таблицы функ. ) и таблицы зависимости скорости тела от времени ( ).
Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.
Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и т. д.
Далее выполняется анализ полученных результатов и при необходимости корректировка исследуемой модели. Например, в нашей модели необходимо учесть, что не имеет физического смысла вычисление координаты тела после его падения на поверхность Земли.
Последовательность этапов технологии подготовки решения задач с помощью компьютера
webkonspect.com — сайт, с элементами социальной сети, создан в помощь студентам в их непростой учебной жизни.
