Технология решения задач с помощью компьютера (моделирование, формализация, алгоритмизация, программирование). Показать на примере задачи (математической, физической или другой)

Технология решения задач с помощью компьютера (моделирование, формализация, алгоритмизация, программирование). Показать на примере задачи (математической, физической или другой). Существует определенная последовательность использования компьютера для решения достаточно широкого класса задач, которая задает следующую основную технологическую цепочку: постановка задачи; построение математической модели; уточнение задачи с использованием математических понятий; построение информационной модели, т. е. модели из символов; написание программы для компьютера или использование готовых программных средств; исполнение программы; анализ результатов (стрелка означает, что при неудовлетворительных результатах необходимо уточнить модель). При этом под моделью будем понимать совокупность объектов и отношений, называемых моделирующими, которые выражают существенные стороны изучаемого объекта или процесса. В моделях заключена информация о внешнем мире. Чем точнее модель, тем большую информацию она несет. Модель, построенная из математических объектов (чисел, формул и пр.), называется математической моделью. Например, из механики известно, что движущаяся по плоскости материальная точка хорошо описывается уравнением: F == т • а (2-й закон Ньютона). Это уравнение и есть математическая модель движения. Компьютер не работает с математическими моделями. Он не понимает, что такое «число», «функция» и пр. Он может понимать только знаки, которыми обозначаются числа, функции и пр. и которые условно называются «0» и «1». Таким образом, для анализа математической модели на компьютере необходимо перейти от математических моделей к их знаковой записи, т. е. к информационным моделям. Отличие информационных моделей от математических заключается в том, что информационные модели строятся из букв. Например, математическая модель движения F == т • а состоит из букв: «F», «=», «тп», «•», «а». Информационная модель состоит из двух основных компонент: данных, т. е. некоторой совокупности букв, выражающих ту информацию, которую надо обработать, и последовательности команд, которые предписывают компьютеру совершить последовательность действий над данными, чтобы получить необходимый результат (это аналогично тому, что естественный язык состоит из существительных и глаголов). Эта последовательность команд называется алгоритмом. Алгоритм адресован конкретному исполнителю. По отношению к нему алгоритм должен обладать двумя основными свойствами: все команды алгоритма должны быть понятны исполнителем (свойство понятности); исполнитель должен быть в состоянии выполнить все команды алгоритма (свойство точности). Можно сделать так. Для каждого исполнителя надо фиксировать систему его команд, т. е. те команды, которые он понимает и в состоянии выполнить и далее строить алгоритм, используя только эти команды. Для того чтобы компьютер понимал алгоритм, его необходимо записать на некотором языке, который называется языком программирования. Известны языки программирования: Бейсик, Фортран, Паскаль и др. Если результат работы алгоритма по тем или иным причинам неудовлетворителен, то уточняется модель и решение задачи повторяется по той же самой технологической цепочке. В последние годы для решения многих задач уже не нужно строить специальный алгоритм, а можно использовать готовое программное обеспечение с широкой областью применения. К такому обеспечению относятся: графические и текстовые редакторы, базы данных и пр.

Дата добавления: 2015-04-24