Информатика: конспект лекций

Технология CASE является совокупностью средств системного анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем и позволяет разработчикам использовать обширные возможности для различного рода моделирования. Согласованность взаимодействия всех специалистов, занятых в разработке программного обеспечения, гарантирует централизованное хранение всей необходимой для проектирования информации и контроль за целостностью данных.

Проект ISDOS состоит из модулей, обеспечивающих:

• ввод, контроль и кодирование спецификаций проектируемой системы;

• анализ правильности постановки задач и их согласованности;

• выявление ошибок и выдачу сообщений пользователям, а также устранение дублирования в исходной информации;

• преобразование постановок задач после проверки исходных данных в машинные программы;

• выделение основных элементов информационной системы.

Перечисленные модули являются взаимодействующими между собой. При этом их разделение является достаточно условным.

Тема 9 Основы алгоритмизации и программирования

9.1. Понятие алгоритма

Алгоритмом называется строго определенное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Термин «алгоритм» происходит от латинской формы имени среднеазиатского математика Аль-Хорезми – Algorithmi. Алгоритм является одним из основных понятий информатики и математики.

Исполнителем алгоритма предстает некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, которая способна выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Для характеристики исполнителя используют несколько понятий:

• среда;

• система команд;

• элементарные действия;

• отказы.

Среда (или обстановка) представляет собой «место обитания» исполнителя.

Любой из исполнителей может выполнять команды только из некоторого строго заданного списка, который является системой команд исполнителя. Для каждой команды задаются условия применимости (в каких состояниях среды может быть выполнена команда) и приводятся результаты выполнения команды.

После вызова команды исполнитель производит соответствующее элементарное действие.

Может возникнуть и отказ исполнителя в случае, если команда вызывается при недопустимом для нее состоянии среды. Чаще всего исполнитель ничего не знает о цели алгоритма. Он выполняет все предложенные ему действия, не задавая вопросов «почему» и «зачем».

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

К основным свойствам алгоритмов относятся:

1) понятность для исполнителя – исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять;

2) дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное исполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов);

3) определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Это свойство обеспечивает выполнение алгоритма механически, не требуя никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче;

4) результативность (или конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов;

5) массовость – алгоритм решения задачи производится в общем виде, т. е. его можно будет применять для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из определенной области, которая называется областью применимости алгоритма.

На практике чаще всего встречаются следующие формы представления алгоритмов:

• словесная – записывается на естественном языке;

• графическая – с помощью изображения из графических символов;

• псевдокоды – полуформализованные описания алгоритмов на некотором условном алгоритмическом языке, которые включают в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.;

• программная – тексты на языках программирования.

Словесный способ записи алгоритмов является описанием последовательных этапов обработки данных. Алгоритм может быть задан в произвольном изложении на естественном языке. Например, алгоритм нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел можно представить как следующую последовательность действий:

1) задание двух чисел;

2) если числа равны, то выбор любого из них в качестве ответа и остановка, в противном случае – продолжение выполнения алгоритма;

3) определение большего из чисел;

4) замена большего из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

5) повтор алгоритма с шага 2.

Приведенный алгоритм используется для любых натуральных чисел и должен приводить к решению поставленной задачи.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как обладает некоторыми недостатками:

• данные описания строго не формализуемы;

• отличаются многословностью записей;

• допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.