Исполнители. Черные ящики (стр. 3 )

240 —17-11 + 18

Решение: Программа

ЗАПОМНИ 240

ЗАПОМНИ 17

ЗАПОМНИ 11

УМНОЖЬ

ВЫЧТИ

ЗАПОМНИ 18

СЛОЖИ

Задания

1.  Конюх и Курсор пошли на базар. Конюх купил 9 упаковок овса по 5 кг в каждой, а Курсор — 7 пачек ванильных сухариков по 3 кг. В Роботландии килограмм овса стоит 15 коп., а килограмм сухариков — 13 коп. Сколько денег заплатили друзья за покупку?

2.  Для покупки было отложено 990 руб. Купили 27 общих тетрадей по 13 рублей, 3 альбома по 41 рублю и книга за 213 рублей. Сколько денег останется?

3. Проверить арифметическое равенство:

(13-7 + 8-5 + 4) : (17 • 7 — 8 • 11 — 16) =9

4. На рисунке 12.2 показаны два состояния стека Плюсика. Определите, какая команда выполнялась последней в каждом случае.

Рис. 12.2. Два состояния стека

§ 13. Лабораторная работа: Плюсик. Решение задач

Программные средства: исполнитель Плюсик.

Задания

1. Вычислите выражение:
(13 • 17 — 4 • 14) : 5

2.  Самолет ИЛ-86 может взять на борт 350 пассажиров, а самолет ЯК-42 только 120 пассажиров. На сколько пассажиров больше может перевезти за 4 рейса самолет ИЛ-86?

3.  Перед началом учебного года в школьную библиотеку привезли в трех больших коробках новые учебники по информатике для третьего класса: в первой пачке — 42 учебника, во второй 36 учебников, в третьей — 24 учебника. Первого сентября библиотекарь выдала 39 учебников третьему классу «А», 32 учебника — 3 «Б» и 31 учебник — 3 «В». Сколько учебников осталось в библиотеке?

4. Отправляя сына в роботландский магазин за покупками, мама выделила 8 копеек на тетради, 10 копеек на карандаши, 22 копейки на хлеб и 20 копеек на мороженое. Но сын потратил на тетради 6 копеек, на карандаши — 8 копеек, на хлеб 26 копеек, а мороженое стоило 15 копеек. Сколько копеек сдачи принес сын?

ЧАСТЬ 2. ЧЕРНЫЕ ЯЩИКИ

§ 14. В гостях у Буквоеда

ВТОРОЙ СОН КУКА

Петя Кук настолько увлекся информатикой, что ему даже сны теперь стали сниться про роботов. Вот и вчера Пете приснилось, как в Роботландии он вместе с другом Курсором был приглашен в гости к роботу Буквоеду. Кук с ним еще ни разу не встречался, но много слышал от Курсора об этом очень умном (и немножко хитром) роботе.

— А почему его так назвали — поинтересовался Петя, пока они с Курсором шагали по направлению к домику Буквоеда.

— Уж очень он дотошный, — стал объяснять Курсор, — придирается к каждой буковке.

В небольшом домике у дороги Буквоед уже ждал гостей. После приветствий и разговоров о погоде хозяин пригласил их в свой кабинет. И вот здесь за чашкой чая разговор пошел на серьезные темы.

— Жителям Роботландии хорошо знакомо понятие «алгоритм». Надеюсь, что и наш гость его усвоил, — Буквоед посмотрел на Петю, и лампочка на носу робота вспыхнула.

— Алгоритм — это последовательность действий исполнителя, — с улыбкой сказал Кук. — А еще мне известно, что алгоритм — это правило обработки информации. Наверное, мы опять будем составлять алгоритмы.

— Нет! — Буквоед выдержал многозначительную паузу. — Сегодня вы их будете отгадывать! Вот смотрите, — он показал на стопку карточек, — здесь лежат запрограммированные алгоритмы и многие из них, поверьте мне, очень хитрые.

— Чтобы отгадать нечто, нужно иметь хоть какую-нибудь информацию, — глубокомысленно заметил Кук, — иначе это просто невозможно!

— Наш нетерпеливый гость совершенно прав, но смею отметить, информации у него будет столько, сколько он сам пожелает, — высокопарно изрек Буквоед и его правое ухо, похожее на воронку, хлопнуло по щеке.

Буквоед подошел к стопке алгоритмов, взял карточку с надписью «алгоритм 1» и вставил ее в отверстие на груди.

— Сейчас я буду обрабатывать информацию. Вы должны после
нескольких опытов отгадать алгоритм, по которому я работаю. Нача
ли!

Буквоед нажал на кнопку ПУСК рядом с отверстием для ввода алгоритмов. Возникло неловкое молчание.

— Что я должен делать? — спросил Петя у Курсора.

— Буквоед ждет информацию. Подойди и скажи ему в ухо какое-нибудь слово, — объяснил Курсор.

Петя подошел к роботу и сказал: «кот».

Буквоед мигнул носом-лампочкой и ответил, даже не взглянув на Петю: «НЕ ПОНИМАЮ».

— Чего это он? — изумленно спросил Петя у Курсора.

— Исполнитель говорит «НЕ ПОНИМАЮ», когда команда не
входит в его СКИ. Например, такими словами отреагирует Плюсик
на команду ВПЕРЕД, в то время, как Машинист будет ее выполнять. Еще исполнитель говорит «НЕ ПОНИМАЮ», когда алгоритм
не обрабатывает заданный тип информации. Сейчас произошел
именно такой случай. Ты говоришь Буквоеду «кот». Он отвечает «НЕ
ПОНИМАЮ». Вероятно, алгоритм 1 не обрабатывает слова. Попробуй
задать число.

Петя: 1 Буквоед: 2

Петя: 2 Буквоед: 3

— Я понял, — Петя поднял вверх указательный палец. — Буквоед, работая по алгоритму 1, обрабатывает только числа. Обработка состоит в добавлении к числу единицы.

— Предположение требует проверки, — заметил Курсор.

— Проверим, — согласился Петя.

Петя: 10. Буквоед должен сказать 11. Буквоед: 11

Петя: 99. Буквоед должен сказать 100. Буквоед: 100

Буквоед нажал на кнопку СТОП, и карточка с алгоритмом 1 выскочила из отверстия прямо на ладонь роботу. Все увидели на ней следующую запись:

Описание алгоритма 1

Робот обрабатывает числа. Обработка состоит в добавлении к числу единицы.

Таб. 14.1. Алгоритм 1 Буквоеда

— Здорово! — воскликнул Петя. Ему очень понравилась новая
игра.

§ 15. В гостях у Буквоеда (продолжение)

Буквоед вставил в прорезь на груди карточку с надписью «алгоритм 2» и нажал кнопку ПУСК.

Петя: 1 Буквоед: НЕ ПОНИМАЮ

Петя: Кот Буквоед: 3

Петя: Мороз Буквоед: 5

Петя: Компьютер Буквоед: 9

И снова в воздух взмыл Петин торжествующий палец:

— Алгоритм 2 настроен на работу со словами. Робот считает в них
буквы.

Третий алгоритм вызвал некоторые трудности.

Петя: 10 Буквоед: НЕ ПОНИМАЮ

Петя: Корова Буквоед: 2

Петя: Енот Буквоед: 1

Петя: Ель Буквоед: О

Петя: Я думаю, Буквоед считает слоги и отнимает один. Проверим. Я говорю «самолет». Буквоед должен сказать 2.

Буквоед: 1

Петя: Странно... А, понял! По этому алгоритму Буквоед считает буквы «о». Я говорю: «молоко».

Буквоед: 3. Алгоритм отгадан!

В четвертом алгоритме Буквоед вдруг сказал: «НЕ МОГУ».

Петя: 1 Буквоед: НЕ МОГУ

Петя. 2 Буквоед: 1

Петя: 3 Буквоед: НЕ МОГУ

Петя: 4 Буквоед: 2

Петя правильно понял это сообщение: исполнитель говорит НЕ МОГУ, когда не может выполнить команду алгоритма. Работая по четвертому алгоритму, Буквоед должен делить числа на 2. Если деление нацело невозможно, он отвечает: «НЕ МОГУ».

Еще много времени провел Петя Кук в обществе хитрого робота, играя в его любимую игру. Потом Курсор сказал ему, что игра называется «черный ящик».

— А почему у нее такое название? — заинтересовался Петя.

— Видишь ли, — ответил Курсор, — «черным ящиком» обычно называют объект, устройство которого неизвестно.

— Я понял, — догадался Кук, — в нашем случае «черными ящиками» были алгоритмы, которые мы отгадывали.

Задания

Отгадайте алгоритмы, рассматривая протокол работы Буквоеда (табл. 15.1). Какие ответы Буквоеда заменены знаками вопроса?

	1		2		3
Петя	Буквоед	Петя	Буквоед	Петя	Буквоед
1	1	собака	а	1	0
12	3	волк	в	6	1
345	12	олень	е	96	2
31	4	гиря	г	ЛЕС	0
13	4	лес	е	лес	1
22	4	диск	д	ворон	5
23	5	крик	и	Вова	6
32	5	белка	?	88	4
87	?	белки	?	689	?
78	?	вилка	?	юла	?
111	?	вилки	?	енот	?

Таб. 15.1. Три алгоритма — три протокола

§ 16. Как отгадывать черные ящики

Рис. 16.1. Простая схема черного ящика

Чтобы отгадать алгоритм черного ящика надо сначала провести с ним несколько опытов — накопить информацию о его работе.

Как провести опыт? Надо подать на вход черного ящика информацию и посмотреть, что получится в результате ее обработки. Входную и выходную информацию записывают в таблицу.

вход	выход
мама.	м
кот	о
а	НЕ МОГУ
колесо	с
яблоко	к
липа	п

Таб. 16.1. Результаты опыта

Рассматривая полученную таблицу и думая над тем, как же ящик работает, делают предположение или, как говорят ученые, выдвигают гипотезу. В нашем примере возможна такая гипотеза: алгоритм выдает предпоследнюю букву входного слова.

Предположение может быть ошибочным, поэтому гипотезу надо хорошо проверить.

Как проверить гипотезу? Надо снова провести побольше опытов. Если найдется опыт, в котором гипотеза не подтвердится, надо выдвигать новую гипотезу, если все опыты подтверждают гипотезу, можно считать алгоритм угаданным. Однако в последнем случае почти никогда нет полной уверенности: быть может, опровергающий опыт был просто не сделан. Как же быть? Выход один — провести как можно больше разнообразных опытов.

1. Накопление информации

2. Выдвижение гипотезы

3. Проверка гипотезы

Таб. 16.2. Порядок работы с черным ящиком

§ 17. Черные ящики вокруг нас

Метод черного ящика используют, когда хотят понять как работает неизвестный объект.

Вы замечали, как человек настраивает незнакомый телевизор? Покрутил одну рукоятку — изображение растянулось. Попробовал другую — экран стал светлым или темным. Нажатие кнопок на передней панели заменило одну программу на другую. Несколько попыток и стало ясно, что верхняя кнопка включает первую программу, а нижняя — местную.

Телевизор для этого человека — черный ящик. После нескольких попыток становится понятным алгоритм его работы.

Ученые часто применяют метод черного ящика в исследовательских лабораториях. Обнаружено новое вещество, а свойства его пока не известны. Ученые пытаются по-разному воздействовать на это вещество: высокой температурой, электрическим током, соединением с другими, известными веществами. Рядом с каждым опытом записывают результат и узнают, как ведет себя новое вещество в разных условиях. Проведя большое число опытов, можно достаточно точно установить свойства изучаемого вещества, то есть определить алгоритм его поведения при различных воздействиях.

Черным ящиком может оказаться и новый сорт растения, которое выводят агрономы. Они проводят опыты, чтобы узнать, как оно растет на разных почвах, с разными удобрениями, при разной температуре, в сухой или влажной местности.

Задание

Вспомните из своей жизни или из книг примеры, в которых незнакомые вещи или явления изучались методом черного ящика.

Дополнительные задания и вопросы для исполнителей Автомат, Машинист, Плюсик.

Материал разработан учителями информатики гимназии №10:

, ,

Исполнитель Автомат.

Задание для исполнителя Автомат.

ВАРИАНТ 1.

1.  Получить числа за наименьшее количество действий:

а) 17, б) 35, в) 56, г) 98, д) 205.

2.  На экране Автомата число 5000. Что произойдет после задания команды УМНОЖИТЬ?

ВАРИАНТ 2.

1.  Получить числа за наименьшее количество действий:

а) 19, б) 37, в) 64, г) 97, д) 109.

2.  На экране Автомата число 5555. Что произойдет после задания команды УМНОЖИТЬ?

ВАРИАНТ 3.

1.  Получить числа за наименьшее количество действий:

а) 27, б) 43, в) 59, г) 94, д) 111.

2.  На экране Автомата число 4998. Что произойдет после задания команды УМНОЖИТЬ?

ВАРИАНТ 4.

1.  Получить числа за наименьшее количество действий:

а) 29, б) 47, в) 73, г) 95, д) 233.

3.  На экране Автомата число 4992. Что произойдет после задания команды УМНОЖИТЬ?

Вопросы по исполнителю Автомат.

ВОПРОСЫ №1.

1.  Какие команды есть у исполнителя Автомат?

2.  Что называется средой для любого исполнителя?

3.  Как передаются команды исполнителю Автомат?

4.  Как выполняется команда ПРИБАВИТЬ?

5.  Какие ошибки бывают в алгоритмах?

6.  Как выполняется команда УМНОЖИТЬ?

7.  Когда возникает ситуация «Не могу» для исполнителя Автомат?

8.  Что называется семантической ошибкой?

9.  Что называется синтаксической ошибкой?

10.  Выполните алгоритм:

ВОПРОСЫ №2.

ВАРИАНТ 1.

1.  Опишите среду для исполнителя Автомат.

2.  Получите числа за наименьшее количество действий (оптимальным путем): а) 21, б) 33, в) 59, г) 94, д) 203.

3.  На экране Автомата Число 5001. Что произойдет после задания команды УМНОЖИТЬ?

4.  Выполните алгоритм:

ВАРИАНТ 2.

1.  Запишите СКИ для исполнителя Автомат.

2.  Получите числа за наименьшее количество действий (оптимальным путем): а) 18, б) 35, в) 63, г) 99,.

3.  На экране Автомата Число 4988. Что произойдет после задания команды УМНОЖИТЬ?

4.  Выполните алгоритм:

ВАРИАНТ 3.

1.  Опишите среду для исполнителя Автомат.

2.  Получите числа за наименьшее количество действий (оптимальным путем): а) 29, б) 41, в) 57, г) 88, д) 136.