Информатика

Учебник

Ученика 6 ___ класса

Средней школы № ___

_________________

_________________

Содержание

Глава 1. Исполнитель Пируэтик - 3 -

Ã1. Общие сведения - 3 -

Ã2. Ошибки при работе исполни

Ã3. Вспомогательные алгоритмы - 10 -

Ã4. Циклы - 12 -

Ã5. Ветвления - 15 -

Глава 2. Исполнитель Вычисли

Ã6. Общие сведения - 17 -

Ã7. Ветвления - 20 -

Ã8. Ошибки при работе исполни

Ã9. Циклы - 23 -

Ã10. Вспомогательные алгоритмы - 24 -

Глава 1. Исполнитель Пируэтик

Ã1. Общие сведения

Исполнитель Пируэтик рисует графические объекты, используя отрезки, эллипсы и прямоугольники. Нарисованные графические объекты Пируэтик может закрашивать.

Среда визуальной разработки исполнителя Пируэтик:

Система команд исполнителя Пируэтик:

Название команды	Параметр	Действие исполнителя	Дополнительная информация
Шаг (параметр)	Число шагов	Продвигается на указанное число шагов без рисования линии	По умолчанию исполнитель продвигается вперед на 1 шаг. Параметр может быть только целым числом.
Отрезок (параметр)	Число шагов	Продвигается на указанное число шагов с рисованием линии	По умолчанию исполнитель продвигается вперед с рисованием линии на 1 отрезок. Параметр может быть только целым числом.
Эллипс (параметр1, параметр2)	Параметр1 — диаметр по горизонтали; Параметр2 — диаметр по вертикали	Рисует окружность по заданным диаметрам	По умолчанию исполнитель рисует окружность с диаметрами по горизонтали и вертикали, равными единице. Параметры могут быть только целыми числами.
Прямоугольник (параметр1, параметр2)	Параметр1 — длина прямоугольника Параметр2 — ширина прямоугольника	Рисует прямоугольник по заданным длине и ширине	По умолчанию исполнитель рисует квадрат со сторонами, равными единице. Параметры могут быть только целыми числами.
Поворот (параметр)	Параметр — угол поворота	Поворот на 90 или 45 градусов по часовой или против часовой стрелки
Закрась (параметр)	Параметр — это цвет заливки	Закрашивает область, перед которой находится исполнитель, до черной границы
Стоп	—	Прекращает выполнять действия, записанные ниже

Примечания.

Перед выполнением команды «Прямоугольник», исполнитель должен стоять в верхнем левом углу будущего прямоугольника. После выполнения этой команды местоположение исполнителя — нижний правый угол нарисованного прямоугольника, направление — то, какое имел исполнитель до начала выполнения команды «Прямоугольник» (рис. 1. а).

Чтобы выполнить команду «Эллипс» исполнитель должен стоять в верхнем левом углу прямоугольника, внутри которого будет нарисована окружность, направление  — «любое». После выполнения команды «Эллипс» местоположение исполнителя - нижний правый угол прямоугольника, внутри которого нарисована окружность, направление — то, какое имел исполнитель до начала выполнения команды «Эллипс» (рис. 1. б).

Команда «Закрась». Если исполнитель находится в верхнем левом углу, направление — направо, то, получив команду «закрась», исполнитель в пределах прямоугольника, с шириной и длиной =1, ищет черную границу и заливает всю область, заключенную в черную границу, цветом, указанным в качестве параметра (рис. 1. в).

Рис. 1. Выполнение команд «Прямоугольник», «Эллипс», «Закрась».

Примеры алгоритмов:

Пример 1.

Давайте попробуем составить алгоритм рисования следующей картинки:

Алгоритм:

Начало

Эллипс (1, 2)

Отрезок (2)

Конец

Пример 2. Записать алгоритм рисования фигуры:

Алгоритм:

Начало

Прямоугольник(3,1)

Поворот(90)

Поворот(90)

Шаг(3)

Поворот(90)

Шаг(1)

Поворот(90)

Закрась(красный)

Конец

Задачи

Задача 1. Записать команды исполнителя Пируэтик, расставив их по алфавиту.

Задача 2. Как выполняются команды Шаг, Отрезок, Эллипс и Поворот?

Задача 3. Записать алгоритм рисования фигур:

Ã2. Ошибки при работе исполнителя

Работа исполнителя не всегда проходит гладко – иногда встречаются ошибки. Существует два вида ошибок исполнителя Пируэтик:

1)  Отказы

а)  «ОШИБКА на … шаге! Изображение выходит за границы рабочей области!» Появляются если границы рабочей области меньше границ необходимых для рисования вашей фигуры. Или если Пируэтику дали команду двигаться в направлении где заканчивается граница среды исполнителя. Вместо многоточия исполнитель пишет номер шага программы, в котором допущена ошибка.

б)  «… (…) выходит за границы рабочей области (…) !» Этот отказ может возникнуть на стадии написания программы, когда пользователь вводит параметры для шага, отрезка, ширины и длины прямоугольника и т. д. И значение этого параметра задает большее, чем это возможно в пределах заданной рабочей области. Программа автоматически выводит сообщение о допущенной ошибке, и устанавливает значение данного параметра, равное единице. Вместо первого многоточия исполнитель пишет параметр, в котором допущена ошибка. Вместо второго многоточия – значение этого параметра, вводимое пользователем. Вместо третьего – значение длины или ширины рабочей области.

2)  Логические – возникают тогда, когда Пируэтик понимает команды и делает все, что ему сказали, но результат совсем не тот, какой ожидали. Этот тип ошибок самый сложный. Их необходимо искать пользователю самому.

Задачи

Задача 1. Расширение рабочей области 10 x 15. При подаче каких команд исполнитель Пируэтик может ответить:

“«… (…) выходит за границы рабочей области (10) !»

Задача 2. Расширение рабочей области 10 x 15. При подаче каких команд исполнитель Пируэтик может ответить:

“«… (…) выходит за границы рабочей области (15) !»

Задача 3. Какие действия необходимо выполнить, чтобы задать расширение рабочей области?

Задача 4. Нарисовать, в каком положении находится исполнитель алгоритма после выполнения алгоритма.

Алгоритм:

Начало

Шаг(2)

Поворот(90)

Отрезок(3)

Конец

Ã3. Вспомогательные алгоритмы

Наши программы уже становятся очень большими и содержат по 100 команд (операторов) и разобраться в них бывает очень сложно. В то же время профессиональные программы могут содержать тысячи и миллионы строк, и если бы они были написаны в виде одной длинной программы, их было бы практически невозможно понимать и редактировать. Даже книги всегда разбивают на главы и разделы.

Кроме того, в больших программах часто одни и те же действия (последовательности команд) должны выполняться несколько раз в разных местах программы. При этом приходится несколько раз переписывать (или копировать) их в текст. Если этот блок надо изменить, нужно вносить изменения в нескольких местах.

Таким образом, при работе с большими программами мы встречаемся с двумя проблемами:

1.  программы получаются длинные и непонятные;

2.  существуют целые группы команд, которые встречаются несколько раз в разных местах программы.

Выход из этой ситуации достаточно прост – надо разбить программу на несколько более мелких законченных задач (подзадач). Каждую из этих подзадач разбивают еще на более мелкие задачи так, чтобы каждая мелкая подзадача была записана в 20-50 строк программы. Для решения подзадач составляются вспомогательные алгоритмы, которые называются подпрограммами. Каждая подпрограмма имеет свое имя, если написать в программе имя процедуры, то выполнятся все команды, входящие в подпрограмму.

Фактически при создании подпрограммы в список команд исполнителя добавляется новая команда. Чтобы исполнитель понял ее, надо эту команду расшифровать, то есть, объяснить, что делать при получении этой команды. Важно, чтобы в конечном счете все новые команды были расшифрованы через основные команды, входящие в СКИ исполнителя.

Пример 1.

Давайте попробуем составить алгоритм рисования следующей фигуры:

Алгоритм:

Начало

Подпрограмма круг

Шаг(2)

Подпрограмма круг

Конец

Подпрограмма круг

НАЧАЛО

1. Эллипс(1, 1)

2. Поворот(-90)

3. Шаг(1)

4. Поворот(-90)

5. Шаг(1)

6. Поворот(90)

7. Поворот(90)

8. Закрась(зелёный)

КОНЕЦ

Задачи

Задача 1. Для чего исполнителю Пируэтик необходима область написания подпрограмм?

Задача 2. Используя подпрограммы записать алгоритм рисования картинки:

Ã4. Циклы

Часто исполнителю надо выполнить какую-то последовательность команд несколько раз. Например, в следующей задаче Пируэтик должен нарисовать линии, состоящие из отрезков несколько раз.

Пример 1. Составить алгоритм рисования следующей фигуры:

Как мы видим, в данной задаче необходимо нарисовать 4 линии, состоящие из отрезков. Но представьте, что надо сделать одинаковые операции 100 или 200 раз! В программировании в таких случаях используется специальная команда (оператор цикла), которая говорит исполнителю, что какую-то часть программы надо сделать несколько раз.

Цикл – это многократное повторение одинаковых действий

Тело цикла – это команды, которые выполняются несколько раз.

Для нашей задачи подходит цикл пока (или while). Программа с использованием оператора цикла выглядит так:

Алгоритм:

НАЧАЛО

1. ПОКА впереди не край ПОВТОРЯТЬ

2. Отрезок(1)

3. КОНЕЦ ЦИКЛА

4. Поворот(90)

5. ПОКА впереди не край ПОВТОРЯТЬ

6. Отрезок(1)

7. КОНЕЦ ЦИКЛА

8. Поворот(90)

9. ПОКА впереди не край ПОВТОРЯТЬ

10. Отрезок(1)

11. КОНЕЦ ЦИКЛА

12. Поворот(90)

13. ПОКА впереди не край ПОВТОРЯТЬ

14. Отрезок(1)

15. КОНЕЦ ЦИКЛА

КОНЕЦ

Правила использования цикла пока

1.  Цикл пока используется тогда, когда число повторений цикла заранее неизвестно, но ограничено условием (ПОКА впереди не край).

2.  Оператор цикла начинается заголовком цикла – ключевым словом ПОКА, за которым указывается логическая команда – условие, при котором выполняется цикл (впереди не край).

3.  Если условие перестает быть верным (истинным), то есть Пируэтик вышел за границы рабочей области; выполнение цикла заканчивается и исполнитель переходит к следующей команде.

4.  Условие проверяется в начале цикла, то есть если перед выполнением цикла условие ложно, то цикл не выполнится ни разу.

5.  В цикле выполняются все операторы, заключенные между словами ПОВТОРЯТЬ и КОНЕЦ ЦИКЛА

Пример 2. Составить алгоритм рисования букв Б

Алгоритм рисования буквы можно оформить в виде подпрограммы и повторить эту подпрограмму 6 раз.

Алгоритм:

НАЧАЛО

1. ПОКА впереди не край ПОВТОРЯТЬ

2. Подпрограмма Б

3. КОНЕЦ ЦИКЛА

КОНЕЦ

Подпрограмма Б

НАЧАЛО

1. Отрезок(5)

2. Поворот(90)

3. Поворот(90)

4. Шаг(5)

5. Поворот(-90)

6. Отрезок(9)

7. Поворот(-90)

8. Поворот(-90)

9. Шаг(5)

10. Прямоугольник(5, 5)

11. Шаг(9)

12. Поворот(90)

13. Шаг(1)

КОНЕЦ

Ã5. Ветвления

Рассмотрим новую задачу для Пируэтика. Надо заполнить одну строку рабочей области эллипсами (см. рис. 1). Расширение рабочей области неизвестно.

Рис.1.

Если расширение рабочей области неизвестно, то количество эллипсов, которое необходимо разместить в строке неизвестно. Значит необходимо использовать цикл для решения нашей задачи. Но в цикле пока Пируэтик заглядывает вперед на один шаг и проверяет не вышел ли он за край поля. А наш эллипс занимает две клеточки, поэтому прежде чем его нарисовать необходимо дополнительно проверять: не вышли ли мы за край. Для этого мы будем использовать ветвления (или условную команду ЕСЛИ).

Формат условной команды ЕСЛИ:	Это можно изобразить на схеме:
ЕСЛИ впереди не край ТО … ИНАЧЕ … КОНЕЦ ВЕТВЛЕНИЯ

Сокращенная форма:

Формат условной команды ЕСЛИ (сокращенная форма):	Это можно изобразить на схеме:
ЕСЛИ впереди не край ТО … КОНЕЦ ВЕТВЛЕНИЯ

Тогда решение нашей задачи будет выглядеть следующим образом.

Алгоритм:

НАЧАЛО

1. ПОКА впереди не край ПОВТОРЯТЬ

2. Шаг(1)

3. ЕСЛИ впереди не край

4. ТО

5. Поворот(-90)

6. Поворот(-90)

7. Шаг(1)

8. Поворот(-90)

9. Поворот(-90)

10. Эллипс(2, 1)

11. Поворот(-90)

12. Шаг(1)

13. Поворот(90)

14. ЕСЛИ впереди не край

15. ТО

16. Шаг(1)

17. КОНЕЦ ВЕТВЛЕНИЯ

18. КОНЕЦ ВЕТВЛЕНИЯ

19. КОНЕЦ ЦИКЛА

КОНЕЦ

Глава 2. Исполнитель Вычислитель

Ã6. Общие сведения

Задачи на вычисления — одни из наиболее широких классов задач, решаемых на ЭВМ. Исполнитель, который будет выполнять вычислительные алгоритмы — это Вычислитель. Он имеет дело с числами и переменными, обозначающими числа.

Среда визуальной разработки исполнителя Пируэтик:

Система команд исполнителя Вычислитель:

Команда	Описание	Пример
«Запросить»	Запросить исходные данные и обозначить их буквами. Соответствующая команда записывается так: «Запросить…», указывая вместо многоточия буквы, обозначающие соответствующие данные.	Запросить А, В и С.
«Присвоить… значение…»	Означает обозначить какой-либо буквой значение алгебраического выражения. Вместо второго многоточия пишется выражение, значение которого надо вычислить, а вместо первого многоточия — латинская буква, которой Вычислитель обозначит это значение. Значением переменной может быть цифра или выражение. Выражение может состоять из 3-х элементов: 1-ый и 3-ий элементы могут быть цифрой или наименованием переменной, а второй элемент должен быть знаком: «-», «+», «*» или «/». В противном случае выйдет сообщение об ошибке.	Присвоить С значение А+В. Присвоить Х значение 2*С.
«Сообщить»	Сообщить результаты вычислений или какой-нибудь текст: «Сообщить…» Здесь вместо многоточия ставятся буквы или алгебраические выражения либо текст, заключенный в кавычки. Выполняя это действие, Вычислитель печатает значения указанных выражений или текст (без кавычек).	Сообщить X, Y, Z. Сообщить «Я работаю ВЫЧИСЛИТЕЛЕМ!».
«Стоп»	Вычислитель прекращает выполнение алгоритма, увидев команду «Стоп», не доходя до его конца.	Запросить P, F, K, R. Стоп. Сообщить «Вес должен быть положительным».

Пример 1. Найти значение выражения c = (a + b) / 2.

Алгоритм:

НАЧАЛО

Запросить А, В.

Присвоить С значение (А+В)/2.

КОНЕЦ

Этот алгоритм выполняется так. Сначала Вычислитель запросит два числа. После того, как их ему сообщат, он обозначит первое число буквой А, второе число буквой В. Затем найдет полу-сумму чисел А и В, а результат обозначит через С. После этого он сообщит значение переменной С.

Задачи

Задача 1. Записать команды исполнителя Вычислитель, расставив их по алфавиту.

Задача 2. Как выполняются команды исполнителя Вычислитель?

Задача 3. Составить для Вычислителя алгоритм нахождения значения выражения y  = x + 7.

Ã7. Ветвления

Как и Пируэтик исполнитель Вычислитель может выполнять тот или иной набор действий в зависимости от условия.

Условие должно состоять из 3-х или 4-х элементов:

1 элемент	2 элемент	3 элемент	4 элемент
Цифра или переменная	Знак операции: < – меньше > – больше <= – меньше или равно >= – больше или равно = – равно <> – не равно	Цифра или переменная

Пример 1.

…ЕСЛИ a<b …

…ЕСЛИ c<=6 …

…ЕСЛИ 8>=9 …

…ЕСЛИ t=e …

…ЕСЛИ b>t …

…ЕСЛИ 5<>e …

Для написания операторов ветви ТО используется кнопка с аналогичным названием. При нажатии на неё в области написания программы появляется строка «То». Дальше можно использовать палитру компонентов для написания операторов, которые исполнитель должен выполнить, если условие истинно. Для написания операторов ветви ИНАЧЕ используется соответственно кнопка «ИНАЧЕ». При нажатии на неё появляется в области написания программы строка «Иначе». Дальше можно использовать палитру компонентов для написания операторов, которые исполнитель должен выполнить, если условие ложно.

Условная команда ЕСЛИ заканчивается служебным словом КОНЕЦ ВЕТВЛЕНИЯ.

Пример 2. Сравнить два числа a и b. Меньшее из них увеличить в два раза и вывести на экран.

Алгоритм:

НАЧАЛО

Запросить а

Запросить b

ЕСЛИ а < b

ТО

Присвоить а значение а*2

Сообщить а

ИНАЧЕ

Присвоить b значение b*2

Сообщить b

КОНЕЦ ВЕТВЛЕНИЯ

КОНЕЦ

Задачи

Задача 1. Запишите формат условной команды ЕСЛИ.

Задача 2. Сколько элементов должно содержать условие?

Задача 3. Сколько команд может быть записано после служебного слова ТО?

Задача 4. Составить программу сравнения двух чисел a и b. Вывести на экран большее из них.

Ã8. Ошибки при работе исполнителя

Работа исполнителя не всегда проходит гладко – иногда встречаются ошибки. Существует два вида ошибок исполнителя Вычислитель:

1)  Отказы

а)  «Вы ввели неверное значение! Попробуйте еще раз!» Возникают на стадии написания программы, если в текстовом поле ввели неверное значение. Например, задали наименование переменной кириллицей, прописной буквой, словом или цифрой. Или если ввели неверно условие.

б)  «Вы неверно ввели значение для команды ПРИСВОИТЬ …! Попробуйте еще раз!» Ошибка наступает только в том случае, если введено наименование переменной неверно при выполнении команды «Присвоить … значение …».

2)  Логические – возникают тогда, когда Вычислитель понимает команды и делает все, что ему сказали, но результат совсем не тот, какой ожидали.

Ã9. Циклы

В математике часто встречаются задачи, в которых необходимо одно и то же действие выполнять несколько раз. Для решения таких задач Вычислитель использует структуру цикл. Она аналогична структуре цикл, которую использовал в своей работе Пируэтик.

Формат структуры Цикл:

ПОКА < логическое выражение >

ПОВТОРЯТЬ

<команды>

КОНЕЦ ЦИКЛА

Логическое выражение должно состоять из 3-х или 4-х элементов.

<команды> - это команды, которые будут повторяться, пока логическое выражение не станет ложным.

Пример 1. Составить для Вычислителя алгоритм нахождения значения функции y = 5 * x, на отрезке [а, b] c шагом h.

Алгоритм:

НАЧАЛО

Запросить a

Запросить b

Запросить h

Присвоить x значение a

ПОКА x<=b

ПОВТОРЯТЬ

Присвоить у значение 5*х

Присвоить x значение х+h

КОНЕЦ ЦИКЛА

Сообщить у

КОНЕЦ

Ã10. Вспомогательные алгоритмы

И опять наши программы достаточно длинные. Кроме того, в больших программах часто одни и те же действия выполняются несколько раз в разных местах программы. Давайте вспомним, как мы решали эту проблему с Пируэтиком?

Разобьем наши программы на несколько более мелких законченных задач (подзадач). Для решения подзадач составим вспомогательные алгоритмы. И запишем их в области написания подпрограмм.

Пример 1. Составить для Вычислителя алгоритм нахождения значения функции y = 5 * x, на отрезке [а, b] c шагом h.

Алгоритм:

НАЧАЛО

Запросить a

Запросить b

Запросить h

Присвоить x значение a

ПОКА x<=b

ПОВТОРЯТЬ

Подпрограмма func

КОНЕЦ ЦИКЛА

Сообщить у

КОНЕЦ

Подпрограмма func

НАЧАЛО

Присвоить у значение 5*х

Присвоить x значение х+h

КОНЕЦ