Читайте также:
|
Компьютер – это универсальное (многофункциональное) программно управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации. Человек использует компьютер для решения самых разнообразных информационных задач: работа с текстами, создание графических изображений, получение справок из базы данных, табличные расчеты, решения математических задач, расчет технических конструкций. Для их решения имеется обширное программное обеспечение (ПО): системное ПО, ядром которого является операционная система; прикладное ПО; и системы программирования (средства для создания программ на языках программирования).
Исходя из условия задачи, пользователь решает для себя вопрос о том, каким программным средством он воспользуется. Если в составе доступного прикладного ПО имеется программа, подходящая для решения данной задачи, то пользователь выбирает ее в качестве инструмента (СУБД, табличный процессор, математический пакет). В случае же, если готовым прикладным ПО воспользоваться нельзя, приходится прибегать к программированию на универсальных языках.
Работа по решению прикладной задачи на компьютере проходит следующие этапы:
Эту последовательность называют технологической цепочкой решения задачи на ЭВМ.
Постановка задачи. На этом этапе должно быть четко определенно, что дано и что требуется найти. Так, если задача конкретная (например, решить уравнение 2х2+3х+5=0, где коэффициенты уравнения – константы), то под постановкой задачи понимает ответ на два вопроса: какие исходные данные известны и что требуется определить. Если задача обобщенная (например, решить квадратное уравнение aх2+bx+c=0 ), то при постановке задачи понадобится еще ответ на третий вопрос: какие данные допустимы.
Математическая формализация. Компьютер решает задачу, выполняя команды заданного алгоритма, выраженные на языке программирования. В памяти компьютера команды имеют вид электрических сигналов, соответствующих двоичному способу кодирования. Поэтому обработка этих сигналов, выполнение требуемых операций происходит в компьютере по законам арифметических действий в двоичной системе счисления и булевой алгебры. Следовательно, выполнение операций будет возможно, если все необходимые для решения задачи действия формализованы, т.е. представлены как математические операции и соотношения между входящими в них переменными.
Задача переводится на язык математических формул, управления, отношений. Далеко не всегда эти формулы очевидны. Нередко их приходится выводить самому или отыскивать в специальной литературе. Если решение задачи требует математического описания какого-то реального объекта, явления или процесса, то формализация равносильна получению соответствующей математической модели. В случае большого числа параметров, ограничений, возможных вариантов исходных данных модель явления может иметь очень сложное математическое описание. Поэтому часто построение математической модели требует упрощения требований задачи. Например, для решения квадратного уравнения, когда необходимо получить значения его корней (если они есть), мы можем воспользоваться известными из курса алгебры формулами для x1 и х2. На уроках математики доказывалась правильность метода решения квадратного уравнения путем вычисления по формулам:
.
Доказано, что этот метод решения дает искомые значения корней при любых доступных значениях исходных данных – коэффициентов а, b, c. В данном случае алгоритм строится, основываясь на этом методе решения.
Построение алгоритма. Разрабатывать алгоритм можно лишь тогда, когда ясно, какой способ, метод решения наиболее адекватно будет соответствовать реальным явлениям и процессам. Алгоритм решения данной задачи кладется в основу программы для компьютера.
Алгоритм – это система точных и понятных предписаний (команд) о последовательности действий, позволяющая за конечное число их шагов получить результат. Алгоритм отражает всю логику рассуждений при решении задачи. Он должен обладать свойствами дискретности, понятности, детерминированности, результативности, массовости. Алгоритм составляется в форме, допустимой для конкретного типа алгоритма, чаще всего в графической (блок-схема) ввиду ее наглядности и универсальности применения.
Составление про г раммы. Компьютер может многое, однако, это всего лишь автомат, хотя и совершенный. Он решает задачи, быстро и точно выполняя последовательность команд, хранимых в памяти компьютера в виде программы. Современные языки программирования (инструментальные программы) предоставляют возможность писать программы для задач различной сложности.
Отладка и тестирование программы. Под отладкой программы понимается процесс испытания работы программы и исправления обнаруженных при этом ошибок. Как правило, инструментальные программы снабжены транслятором, который помогает обнаружить ошибки в программе. Пользователь получает сообщение об ошибке, исправляет ее и снова повторяет испытание программы.
Проверка на компьютере правильности алгоритма производится с помощью тестов. Тест – это конкретный вариант значений исходных данных, для которого известен ожидаемый результат. Прохождение теста – необходимое условие правильности программы. На тестах проверяется правильность реализации программой запланированного сценария. Например, если это программа решения квадратного уравнения, то нужно проверить ее работоспособность как для варианта значений коэффициентов а, b, с, при которых получается неотрицательный дискриминант (D2=b2-4ас)?0, так и для варианта значений коэффициентов а, b, с, когда D<0. Что означает проверку возможности работы всех альтернативных ветвей программы:
Анализ результатов. Анализируя получаемые результаты контрольного расчета, в случае их правильности можно сделать вывод о правильности всех предшествующих программированию этапов. Для определения правильности решения задачи в зависимости от ее класса применяют разные подходы:
После проведения тех или иных правомерных сравнений может возникнуть необходимость уточнения метода или модели, составления нового алгоритма и соответствующей ему программы и повторения процедуры компьютерных расчетов, причем до тех пор, пока анализ получаемых результатов не подтвердит их приемлемость.
Последний этап – это использование уже разработанной программы для получения искомых результатов. Программы, имеющие большое практическое или научное значение, используется длительное время. Иногда в процессе эксплуатации программы исправляются, дорабатываются.
Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 65 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |