Отладка программы

Подготовка задачи к решению на ЭВМ.

Лекция №3 Постановка задачи и спецификация программы. Алгоритмы.

Информация выступает для компьютера в качестве сырья для переработки, как скажем, железная руда является сырьем для металлургического производства. Но любое сырье, прежде чем поступить на переработку, нуждается в предварительной подготовке, чтобы его переработка была наиболее эффективной. В полной мере это относится и к информации.

Предположим, к изучению какого-то явления (процесса) мы хотим привлечь вычислительную технику. Первое, что мы при этом делаем – это организуем сбор информации об интересующем нас явлении, проводим систематизацию полученной информации. После этого может быть сформулирована задача, решение которой будет способствовать обогащению нас знаниями об интересующем явлении. Для решения задачи наиболее целесообразно использовать средства вычислительной техники, при этом, как было отмечено ранее, задача должна быть подготовлена соответствующим образом.

Независимо от степени сложности решаемой задачи, процесс подготовки ее к решению на ЭВМ, как правило, состоит из следующих основных этапов:

общая постановка задачи;

математическое описание (формализация) задачи;

выбор метода решения задачи;

алгоритмизация вычислительного процесса;

составление программы на языке программирования;

Общая постановка задачи является начальным этапом и предполагает формулирование задачи на содержательном (словесном) уровне. Она выполняется лицом, в интересах которого решается задача. На этом этапе осуществляется описание сущности задачи и цели ее решения (то есть, что должно быть определено в результате решения задачи). При этом на обычном русском языке записывается условие задачи, перечень постоянных и переменных исходных данных, а также порядок их поступления, перечень искомых величин и формы их представления, требуемая точность представления искомых величин и т. д. Как показывает практика, этот этап является очень ответственным и требует такой формулировки задачи, которая может быть однозначно истолкована.

Выбор метода решения задачи. Необходимость этого этапа обусловлена тем, что не всякое математическое описание задачи может быть пригодно для решения на ЭВМ. По этой причине нужно выбрать и обосновать такой метод, который исходную задачу сведет к определенной последовательности элементарных действий (арифметических и логических операций).

На практике часто одну и ту же задачу можно решить разными математическими методами. Поэтому перед лицом, подготавливающим задачу к решению на ЭВМ, стоит задача выбрать такой метод, который требует задействования наименьших ее вычислительных ресурсов. Очевидно, что успешный выбор метода решения задачи зависит от математической эрудиции лица, решающего эту задачу.

Алгоритмизация вычислительного процесса. Любая ЭВМ функционирует в соответствии с алгоритмом, составленным пользователем. Поэтому для решения какой-либо прикладной задачи должен быть составлен алгоритм ее решения, то есть последовательность тех элементарных операций, которые должна выполнить ЭВМ над исходными данными и промежуточными результатами для получения конечного результата (решения задачи). Более подробно сущность алгоритма и его свойства будут изучены в третьем учебном вопросе. Пока же только заметим, что при разработке алгоритма необходимо четко представлять сущность решаемой задачи, чтобы предусмотреть все возможные варианты действий.

Создание алгоритма решения задачи представляет собой достаточно сложную творческую задачу. Конкретные навыки приходят с опытом при частом решении самых разных задач. Возможность применения накопленных знаний и навыков связана с тем, что к моменту создания алгоритма уже не имеет значения конкретное содержание задачи. В задачах из самых разных облас­тей науки и техники, военного дела могут использоваться одни и те же (или близкие по структуре) алгоритмы. Накопленный опыт позволяет создавать алгоритмы решения задач, основываясь на принципах, применявшихся при реше­нии совершенно иных задач.

После составления алгоритма решения задачи переходят к следующему этапу – составлению программы решения задачи на ЭВМ. На этом этапе алгоритм записывают на одном из алгоритмических языков программирования (BASIC, C⁺⁺, Pascal и т. д.). Поскольку любой из алгоритмических языков является языком высокого уровня, а ЭВМ понимает только язык низкого уровня – язык машинных кодов (двоичные коды), программа с помощью транслятора или интерпретатора переводится в машинные коды и помещается в оперативную память ЭВМ.

На этапах алгоритмизации и программирования задачи могут быть допущены различные ошибки (в том числе, синтаксические, выражающиеся в неправильной записи операторов языка программирования, в использовании символов, не входящих в алфавит языка программирования и др., а также ошибки, связанные с неправильной интерпретацией исходных математических зависимостей на этапах алгоритмизации или программирования). Поэтому для того, чтобы быть уверенным, что при решении задачи на ЭВМ будут получены верные результаты, необходимо выполнить отладку программы, которая заключается в пробном решении задачи на ЭВМ и сравнении полученных результатов с результатами расчетов "вручную" для тех же исходных данных. Если результаты совпадают, программа может быть использована в дальнейшем для решения задачи на ЭВМ с любыми исходными данными.

Дата добавления: 2014-01-04