Związek między problemem, algorytmem a programem komputerowym. Klasa 2 Lekcja 3

Transkrypt

1 Związek między problemem, algorytmem a programem komputerowym Klasa 2 Lekcja 3

2 Na początku jest problem Komputer umożliwia rozwiązanie zanie problemów, wykonując programy komputerowe. Komputer bez programu komputerowego nie potrafi wykonać żadnego zadania. Gdy mamy do czynienia z konkretnym problemem, uruchamiamy odpowiedni program komputerowy. Najczęś ęściej korzystamy z programów w użytkowych, u narzędziowych oraz z systemów w operacyjnych. Wszystkie programy komputerowe zostały utworzone w konkretnym języku programowania.

3 Na początku jest problem Najpierw pojawia się problem, np.. układanie planu lekcji. Informatycy zapoznają się z nim szczegółowo, zastanawiają nad sposobem jego rozwiązania zania-układają algorytm (własny) lub dokonują wyboru gotowego. Algorytm jest zazwyczaj przedstawiany w przejrzystej postaci, np.. schematu blokowego. Następnie programiści zapisują algorytm w postaci wykonywalnej przez komputer, czyli programu komputerowego. Jest to uproszczony schemat postępowania. powania. W rzeczywistości ci tworzenie programów jest procesem złożonym z onym - tym bardziej, im trudniejszy jest problem. Bardziej skomplikowane zadania dzielone sąs na mniejsze częś ęści i często dla każdej oddzielnie układa się bądź dobiera algorytmy. Problem Wybór Algorytm Zapis Program

4 Na początku jest problem Istniejące programy komputerowe są usprawniane, pojawiają się coraz to nowsze ich wersje. Ciągle powstają też nowe programy komputerowe gdyż już istniejące nie rozwiązuj zują wszystkich problemów oraz zawsze można coś zrobić lepiej. Tworzy się programy dla indywidualnych odbiorców, którzy mają określone specyficzne wymagania oraz programy dla mas starające się sprostać wymaganiom większej rzeszy użytkowniku ytkowników. w.

5 Na początku jest problem Tworzone sąs również programy do zadań,, które można wykonać za pomocą już istniejącego programu użytkowego, np.. arkusza kalkulacyjnego, ale czasem łatwiej i wygodniej jest napisać odrębny program.. Za pomocą kilku prostych instrukcji można rozwiąza zać zadanie, które w arkuszu jest bardziej pracochłonne onne - wymaga wykonania większej liczby czynności, ci, np. kopiowania tej samej formuły. Komputer Wykonuje Program Realizuje Algorytm

6 Na początku jest problem Komputer umożliwia rozwiązanie zanie problemów, wykonując programy komputerowe. Algorytm to uporządkowany i uściu ciślony sposób rozwiązywania zywania problemu,, zawierający szczegółowy opis wykonywanych czynności. ci. Wybór algorytmu lub jego sformułowanie owanie powinno być zawsze podporządkowane dkowane problemowi,, który ma być rozwiązany. zany. Program komputerowy jest realizacją wybranego wcześniej algorytmu lub wielu algorytmów.. Jest więc logicznie uporządkowanym ciągiem instrukcji języka j programowania, realizującym algorytm.

7 Algorytm Dobry algorytm powinien cechować się: Poprawność powinien zwracać prawidłowe wyniki dla każdego zestawu poprawnych danych wejściowych. Skończono czoność rozwiązanie zanie zadania musi być możliwe dla dowolnego zestawu danych w skończonej liczbie kroków. Jednoznaczność powinien zwracać te same wyniki dla zestawu tych samych danych wejściowych. Sprawność szybkość działania ania oraz zużycie zasobów w komputera.

8 Dane i wyniki. Zanim rozpoczniemy rozwiązywanie zywanie zadań z innych przedmiotów, np.. fizyki czy matematyki, zwykle zastanawiamy się,, jakimi dysponujemy danymi do zadania i czego szukamy. Wypisujemy dane i szukane. Ustalamy, jakie warunki spełniaj niają dane oraz jaki jest związek zek między danymi a wynikami - określamy specyfikację zadania. Dopiero potem szukamy odpowiednich rozwiąza zań,, dobieramy wzory, twierdzenia, definicje.

9 Dane i wyniki. Podobnie na zajęciach z informatyki - zanim opiszemy sposób rozwiązania zania problemu, poprzedzamy go specyfikacją zadania. Specyfikacja zadania to szczegółowy opis zadania, w którym wymienia się dane wejściowe i wyniki oraz warunki,, jakie muszą spełnia niać,, określa się więc c związek zek między danymi a wynikami. Określaj lając specyfikację zadania,, warto nadać danym i wynikom nazwy, którymi będziemy b się posługiwa ugiwać w dalszych etapach rozwiązywania zywania zadania.

10 Dane i wyniki zadania. Oblicz wartość bezwzględn dną dowolnej liczby rzeczywistej. DANE: : dowolna liczba rzeczywista: a. WYNIK: : wartość bezwzględna liczby a równa r w. Uporządkuj rosnąco (od A do Z) zbiór r nazwisk i imion uczniów w klas pierwszych swojej szkoły. DANE:. WYNIK:. Sprawdź czy dany wyraz (ciąg g znaków w składaj adający się z liter) jest palindromem. Uporządkuj malejąco dane o wzroście uczniów w w szkole. Znajdź najmniejsza i największ kszą liczbę w zbiorze. Oblicz oddzielnie sumy liczb ujemnych i dodatnich w zbiorze. Oblicz liczbę znaków w różnych r od spacji w dowolnym tekście.

11 Jak prezentujemy algorytm? Algorytmy można przedstawić na różne r sposoby. Można o nich opowiedzieć,, opisać w punktach, narysować drzewo lub schemat blokowy. Jednak by dostatecznie umożliwi liwić realizację algorytmów w za pomocą komputera, piszemy programy w odpowiednio dobranym języku programowania. Algorytmy można równier wnież prezentować w znanych programach użytkowych. u Dobrze nadaje się do tego celu arkusz kalkulacyjny. Dobór r sposobu prezentacji algorytmu powinien zależeć od rodzaju rozwiązywanego zywanego problemu.

12 Lista kroków w algorytmu. Lista kroków w to przedstawianie algorytmu w kolejnych punktach. Każdy punkt takiej listy zawiera opis wykonywanej czynności, ci, np.: 1. zacznij algorytm; 2. wprowadź wartość danej n; 3. oblicz wartość wyrażenia w := -b/a; 4. jeśli x<0, to powtarzaj krok 2; 5. zakończ algorytm.

13 Lista kroków w algorytmu. Kolejność opisywania poszczególnych operacji nie powinna być przypadkowa, lecz zgodna z realizacją danego algorytmu. Na podstawie listy kroków w może e być napisany program komputerowy - w programowaniu prawidłowa kolejność występowania poleceń jest bardzo istotna. Przebieg algorytmu nie zawsze musi być wyznaczony przez kolejne numery kroków. Może e się zdarzyć, że e w poleceniu będzie określone przejście do innego, niż kolejny, punktu w spisie kroków, np.. w przypadku tzw. pętli. p Algorytmika to dział informatyki zajmujący się poszukiwaniem, konstruowaniem i badaniem algorytmów.

14 Lista kroków w algorytmu - przykład. Przedstaw w postaci listy kroków w algorytm obliczania średniej arytmetycznej trzech dowolnych liczb rzeczywistych. DANE: dowolne liczby rzeczywiste a, b, c. wartość średniej arytmetycznej liczb a, b, c równa r Sr. DANE WYNIK: warto 1. Zacznij algorytm. 2. Wprowadź wartości trzech liczb: a, b, c. 3. Zmiennej S przypisz wartość wyrażenia a+b+c. S:=a+b+c. 4. Zmiennej Sr przypisz wartość wyrażenia S/3. Sr:=S/3. 5. Wyprowadź wynik Sr. 6. Zakończ algorytm.

15 Lista kroków w algorytmu - zadania. 1. Przedstaw w postaci listy kroków w algorytm obliczania wartości bezwzględnej dowolnej liczby rzeczywistej. 2. Przedstaw specyfikację zadania oraz zapisz w postaci listy kroków w algorytm obliczania pola trapezu. 3. Prześled ledź działanie anie algorytmu z przykładu dla danych: (4; 4; 5), (345; 89; 2986), (35,2; 20,4; 12,6) 4. Napisz specyfikację zadania i przedstaw w postaci listy kroków w algorytm obliczania średniej geometrycznej trzech dowolnych dodatnich liczb rzeczywistych.

16 Pierwsze algorytmy i programy. Algorytmy pojawiły y się dużo o wcześniej niż pierwsze maszyny liczące ce albo komputery z możliwo liwościami realizacji algorytmów w postaci programów w komputerowych. Pierwsze algorytmy tworzyli matematycy. To im przede wszystkim były y potrzebne zaplanowane działania ania w celu wykonywania skomplikowanych obliczeń. Za jeden z najstarszych algorytmów w uznaje się algorytm, który powstał przeszło o 2300 lat temu. Wymyśli lił go Euklides, szukając c największej wspólnej miary dla dwóch odcinków. Algorytm ten, zwany powszechnie algorytmem Euklidesa, znany jest jako algorytm poszukiwania największego wspólnego dzielnika dla dwóch niezerowych liczb naturalnych (NWD).

17 Pierwsze algorytmy i programy. Algorytmy opisują problemy w postaci skończonej liczby kroków, dlatego nabrały y większego znaczenia wraz z rozwojem informatyki kiedy pojawiły y się możliwo liwości ich wykonania w postaci programów komputerowych. Za pierwszą programistkę komputerów w uważa a się Adę Lovelace,, córkc rkę słynnego poety George`a G. Byrona. Ada Augusta Lovelace współpracowa pracowała a z Charlesem Babbage`em w pierwszej połowie owie XIX wieku. Tworzone przez nią opisy rozwiązania zania konkretnych problemów w obliczeniowych uznaje się za pierwsze programy.

18 Pierwsze algorytmy i programy. Ada Lovelace Augusta Ada King, hrabina Lovelace (10 grudnia listopada 1852) głównie znana z tego, że e opisała mechaniczny komputer Babbage'a, tzw. maszynę analityczną. 10 grudnia 1980 r. Ministerstwo Obrony Stanów w Zjednoczonych zatwierdziło o opis nowego języka programowania nazwanego "Ada" Ada". Jej podobizna widnieje na hologramach autentyczności ci produktów Microsoftu.