Тема: Система команд исполнителя. Компьютер как исполнитель алгоритмов.
будут развивать социально-коммуникативную компетентность.
Многие годы понятие «алгоритм» использовалось математиками для описания правил решения математических задач. Например, существует алгоритм вычисления квадратного корня положительного числа, алгоритм нахождения наибольшего общего делителя двух чисел и многие другие.
Однако не следует считать алгоритм чисто математическим понятием. Каждый из вас с раннего детства, даже не замечая этого, ежедневно решает задачи, для описания которых используется тот или иной алгоритм, сформулированный в виде конечной последовательности однозначных предписаний.
Например, когда вы уходите в школу в отсутствии родителей, вам следует выполнить цепочку операций по обеспечению безопасности квартиры: закрыть форточки, выключить газ и электроприборы, запереть дверь и т.д. Входя в кабину телефона-автомата, вы видите на стене четкий алгоритм, однозначно описывающий ваши действия, цель которых — разговор с другом: снять трубку, опустить монету, набрать номер и т.д. Чтобы приготовить вкусное блюдо, ваша мама раскрывает поваренную книгу, отыскивает рецепт и, следуя его конкретным указаниям (2 стакана муки, 250 гр. Масла, 1 яйцо. тесто разрезать на полоски. в духовке 20-25 минут. ), поставленную перед собой задачу.
Носителями алгоритмов являются рецептурные справочники, инструкции по использованию бытовой аппаратуры (от утюга до видеомагнитофона), медицинские рекомендации и описания гимнастических упражнений, даже банки и упаковки с продуктами.
Каждый алгоритм создается конкретным автором в результате обобщения прошлого опыта или технологических разработок и рассчитан на конкретного исполнителя.
Алгоритмы из повседневной жизни всегда предполагают определенный уровень предварительной подготовки исполнителя и потому излагаются приблизительно, без перечисления ряда промежуточных операций, способ выполнения которых избирается самим исполнителем. Даже в простейших ситуациях вы, не задумываясь, оцените уровень исполнителя.
Если сестренке, которую вы попросили купить хлеба, уже 12 лет, вы ставите задачу в общей форме:»Купи черного или белого, в такой-то булочной» и даете денег. Если же девочка еще не ходит в школу, вам придется разработать более детальный алгоритм: что делать, если по дороге встретиться большая собака или строители разрыли тротуар; не забыть получит сдачу и сколько; переходить внимательно проезжую часть дороги и только на зеленый свет светофора и т.д. автор кулинарного рецепта предполагает, что хозяйка умеет включать и выключать газовую и электрическую плиты; регулировать нагрев.
Не только в быту, но и в технике, и даже в математике многие алгоритмы формулируются неточно, приблизительно.
Разработанный алгоритм может исполнять как человек, так и техническое устройство, которые понимают правила записи алгоритма и умеют выполнять предписываемые им действия. Придерживаясь указаний алгоритма, исполнитель получит пригодный результат даже в том случае, когда он не понимает существа решаемой задачи.
При подготовке алгоритмов, исполнителем которых является компьютер, приходится учитывать, что уровень его предварительной подготовки близок к нулю, что самый «умный» компьютер «глупее» шестилетнего ребенка.
Выполняя инструкции, записанные в виде программы, компьютер получит результат, удовлетворяющий пользователя. Процесс подготовки задания для компьютера можно разделить на два общих этапа:
создание алгоритма, где указываются требования к исходным данным и
результатам, постановка задачи, описание точной схемы решения с
указанием всех особых ситуаций;
изложение алгоритма на языке, понятном машине.
Исполнитель алгоритма — это тот объект или субъект, для управления которым составлен алгоритм. Система команд исполнителя — это вся совокупность команд, которые исполнитель умеет выполнять.
Определенная последовательность действий исполнителя всегда применяется к некоторым исходным данным. Полный набор данных: необходимый и достаточный набор данных для решения поставленной задачи.
Алгоритмы можно разделить на два вида: алгоритма для одного исполнителя и алгоритмы для нескольких исполнителей. Эти алгоритмы легко отличить по внешнему виду — в алгоритме для нескольких исполнителей в каждой команде указывается имя исполнителя.
| Один исполнитель | Несколько исполнителей |
| Выкопать котлован. | Экскаваторщик. Выкопать котлован. |
| Сделать фундамент. | Бетонщик. Сделать фундамент. |
| Сложить стены. | Каменщик. Сложить стены. |
| Установить окна и двери. | Плотник. Установить окна и двери. |
| Сделать крышу. | Кровельщик. Сделать крышу. |
Алгоритмы для одного исполнителя называются процедурно-ориентированными. При составлении процедурно-ориентированных алгоритмов основная задача — это разбиение сложных действий на более простые, затем эти простые разбиваются на еще более простые.
Алгоритмы для нескольких исполнителей называются объектно-ориентированными (объекты — это исполнители). При составлении объектно-ориентированных алгоритмов основная задача — это определение набора объектов — исполнителей с указанием действий, который может выполнять каждый из них, при этом каждый объект — исполнитель может состоять из нескольких составных частей — тоже являющихся объектами — исполнителями.
В процедурно-ориентированном подходе действия описываются так, как будто все делаешь сам. В объектно-ориентированном подходе действия описываются так, как будто отдаешь команды для исполнителя нескольким помощникам.
Объектно-ориентированный подход более современен и считается более перспективным. Большинство современных разработок использует именно этот подход.
Для написания программ при процедурно-ориетированном и объектно-ориентированном подходах существуют определенные языки. Процедурно-ориентированный язык программирования строится на основе использования определенного алфавита и строгих правил построения предложений. В алфавит языка могут входить буквы, цифры, математические символы, а также операторы. Такие языки программирования представляют алгоритм в виде последовательности основных алгоритмических структур: линейная, ветвление, цикл. К таким языкам относятся: Бейсик, Паскаль, MSX-Бейсик, С и др.
Объектно-ориентированное программирование является развитием технологии структурного программирования, однако имеет свои характерные черты. Основной единицей в объектно-ориентированом программировании является объект, который заключает в себе, как описывающие его данные, так и средства обработки этих данных. Объектно-ориентированное программирование по своей сути — это создание приложений из объектов, подобно тому, как из блоков и различных деталей строят дома. Одни объекты приходится полностью создавать самостоятельно, тогда как другие можно позаимствовать в готовом виде из разнообразных библиотек. В системах объектно-ориентированного программирования обычно используется графический интерфейс, который позволяет визуализировать процесс программирования. Появляется возможность создавать объекты, задавать им свойства и поведение с помощью мыши.
Наиболее распространенными системами объектно-ориентированного визуального программирования являются Microsoft Visual Basic и Borland Delphi. 3.
Упражнение 1: Назвать исполнителей следующих видов работы: уборка мусора во дворе, перевозка пассажиров, выдача заработной платы, прием экзаменов, сдача экзаменов, обучение детей в школе. Попробуйте сформулировать систему команд исполнителя для каждого из этих исполнителей.
Упражнение 2: Описать систему команд исполнителя «Геометр», который мог бы выполнять геометрические построения с помощью циркуля и линейки.
Упражнение 3: Описать исполнителя «Графопостроитель», который с помощью «пера» строит на бумаге с нанесенной масштабной сеткой геометрическую фигуру.
Домашнее задание — знать конспект.
Примечание: при резерве времени можно поработать с программой «Алгоритмика».
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Об этом полезно знать:
Менеджмент: сущность, функции и принципы 1. Понятие, цели и задачи менеджмента 2. Функции и принципы менеджмента Понятие, цели и задачи менеджмента В современном мире термин.
ОСНОВНЫЕ ДВИЖЕНИЯ. МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ Основные движения определяются как жизненно необходимые движения, используемые человеком в своей многообразной деятельности.
Алгоритм выполнения манипуляции. «Контрольное кормление» «Контрольное кормление» Цель: определить среднее количество молока, получаемое ребенком при кормлении грудью.
ФИЛОСОФСКИЕ ВЗГЛЯДЫ НИКОЛАЯ КУЗАНСКОГО: СТРУКТУРНО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД, УЧЕНИЕ ОБ УЧЕНОМ НЕЗНАНИИ И ПРОБЛЕМА ИСТИНЫ Николай Кузанский (1401-1464) – философ эпохи Ренессанса.
Техника проведения термометрии Показания: контроль за процессами терморегуляции у ребенка, перед некоторыми медицинскими манипуляциями.
Тема 8. Основы алгоритмизации и программирования
8.1. Понятие об алгоритме и исполнителе алгоритмов. Свойства алгоритмов
«Алгоритм» является фундаментальным понятием информатики. Представление о нем необходимо для эффективного применения вычислительной техники к решению практических задач. Алгоритм — это предписание исполнителю (человеку или автомату) выполнить точно определенную последовательность действий, направленных на достижение заданной цели. Алгоритм — это сформулированное на некотором языке правило, указывающее на действия, последовательное выполнение которых приводит от исходных данных к искомому результату. Значение слова алгоритм очень схоже со значением слов рецепт, процесс, метод, способ. Однако любой алгоритм, в отличие от рецепта или способа, обязательно обладает следующими свойствами. Свойства алгоритма (отличающие его от любых других предписаний): понятность (для конкретного исполнителя); дискретность (команды последовательны, с точной фиксацией моментов начала и конца выполнения команды); точность (после выполнения каждой команды точно известно, завершено ли исполнение алгоритма или же какая команда должна выполниться следующей); результативность (после конечного числа шагов задача решается или же становится ясно, что процесс решения не может быть продолжен): массовость (алгоритм единым образом применяется к любой конкретной формулировке задачи, для которой он разработан). 1. Дискретность — разбиение алгоритма на ряд отдельных законченных действий — шагов. Выполнение алгоритма разбивается на последовательность законченных действий — шагов. Каждое действие должно быть закончено исполнителем алгоритма прежде, чем он приступит к исполнению следующего действия. 2. Точность — однозначные указания. На каждом шаге однозначно определено преобразование объектов среды исполнителя, полученной на предыдущих шагах алгоритма. Если алгоритм многократно применяется к одному и тому же набору исходных данных, то на выходе он получает каждый раз один и тот же результат. Запись алгоритма должна быть такой, чтобы на каждом шаге его выполнения было известно, какую команду надо выполнять следующей. 3. Понятность — однозначное понимание и исполнение каждого шага алгоритма его исполнителем. Алгоритм должен быть записан на понятном для исполнителя языке. 4. Результативность — обязательное получение результата за конечное число шагов. Каждый шаг (и алгоритм в целом) после своего завершения дает среду, в которой все объекты однозначно определены. Если это по каким-либо причинам невозможно, то алгоритм должен сообщать, что решение задачи не существует. Работа алгоритма должна быть завершена за конечное число шагов. Информатика оперирует только с конечными объектами и конечными процессами, поэтому вопрос о рассмотрении бесконечных алгоритмов остается за рамками теории алгоритмов. 5. Массовость — применение алгоритма к решению целого класса однотипных задач. Система команд исполнителя — точно описанная обстановка, включающая формулировку решаемой задачи, перечень объектов, вовлекаемых в условие задачи и в ее решение, и возможности исполнителя: свойства объектов, которые он может узнать и действия, которые он может совершить. Формальное исполнение алгоритма производит компилятор или интерпретатор, проверяя семантику.