Технология проектирования программ

Этапы решения задач на ЭВМ

Алгоритмы и поиск решений.

Тема 2. Алгоритмическое решение задач

Для успешного использования ЭВМ в своей профессиональной деятельности пользователь должен уметь формулировать задачи, раз­рабатывать алгоритмы их решения, записывать алгоритмы на языке, понятном ЭВМ.

Процесс разработки новых программ для ЭВМ включает в себя несколько этапов:

1. Постановка задачи. На этом этапе подробно описывается исходная информация и формируются требования к результату, а также описывается поведение программы в особых случаях.

2. Математическое ил информационное моделирование. Этот этап создает математическую модель решаемой задачи, которая может быть реализована на компьютере.

3. Создание алгоритма ее решения. Здесь необходимо определить последовательность действий, которые надо выполнить для получения результатов.

4. Программирование - это процесс создания (разработки программы). Программой называют последовательность действий, направленных на выполнение их некоторым исполнителем.

5. Реализация алгоритма на ЭВМ в виде программы.

6. Отладка программы. Поиск и исправление ошибок.

При включении компьютера в тот или иной информационный процесс для решения некоторой прикладной задачи, как следует из предыдущего изложения, он должен быть снабжен соответствующим ПО.

Для разработки программы в целях решения конкретной прикладной задачи сложилась традиционная технология, показанная на рис.

  ЭВМ

Заказчик Математик или Программист

системотехник

Здесь связи означают:

1 – заказчик на естественном (например, русском) языке объясняет математику или системотехнику, какую прикладную задачу он хочет решить. Эта задача из некоторой предметной области, например, задача бухгалтерского учета или зачисления абитуриентов в ВУЗ;

2 – математик (или системотехник) формализует задачу, представляя ее в виде математической модели или составляя строгое формальное описание процедуры ее решения, входных и выходных данных. Этот этап называется формализацией задачи;

3 - программист на основании математической модели или другого формального описания поставленной задачи разрабатывает программу. Он выполняет также отладку программы, используя для этого ЭВМ. Этот этап называется программированием задачи;

4 – результаты решения задачи на ЭВМ сообщаются заказчику для определения того, удовлетворен ли он решением. Результаты решения задачи, будучи доведены до заказчика, могут его не удовлетворить в силу ряда причин. Это означает, что процесс, изображенный на рис. 12.1, является циклическим: он завершается тогда, когда заказчик примет результаты решения задачи автоматизированным образом. В этом случае оформляется документация на эксплуатацию программного продукта. В ней описываются следующие характеристики программного продукта:

· основные характеристики программы, сведения об ее эксплуатации;

· сведения о назначении программы, области ее применения, используемых методах решения, ограничениях на применение, минимальной конфигурации технических средств;

· сведения для проверки работоспособности и корректности выполнения программы, для обеспечения функционирования и настройки программы на условия конкретного применения;

· сведения о необходимых запросах со стороны программы и форматах ответов пользователя;

· данные о нештатных ситуациях и поведении пользователя в них.

Этот этап называется сдачей программы в эксплуатацию.

Как видно, все связи на рис. 12.1 двунаправлены. Это означает, что в процессе проектирования программы идет диалог, в ходе которого уточняется и/или корректируется предмет общения.

Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от исходных данных к искомому результату.

Алгоритм обладает следующими свойствами (они следуют из определения):

1) определенность (детерминированность) – каждая команда (или предписание) понятна исполнителю (человеку или компьютеру) и исключает неоднозначность исполнения;

2) результативность – реализация вычислительного процесса, предусмотренного алгоритмом, должна через определенное число шагов привести к результату или сообщению о невозможности его получения;

3) массовость – если алгоритм разработан для решения определенной задачи, он должен быть применим для решения задач этого типа при всех допустимых значениях исходных данных;

4) дискретность – пошаговый характер процесса получения результата, состоящий в последовательном выполнении конечного числа заданных алгоритмом действий.

Различают следующие простейшие виды алгоритмов:

1) линейный, когда предписания алгоритма выполняются в той последовательности, в которой они представлены в алгоритме;

2) разветвляющийся, когда ход исполнения предписаний может меняться относительно их нахождения в алгоритме в зависимости от значений исходных или промежуточных данных;

3) циклический, когда предписания алгоритма выполняются многократно. В зависимости от характера повторений различают циклические алгоритмы с заданным и незаданным числом повторений (в этом случае такие алгоритмы называют итерационными).

Дата добавления: 2013-12-12