Глава 3. Основы алгоритмизации и программирования §1. Способ записи алгоритмов (стр. 1 )

Глава 3. Основы алгоритмизации и программирования

§1.  Способ записи алгоритмов

Каждый из нас, решая ежедневно разного рода задачи, пользуется различными инструкциями. Например, инструкции по использованию  бытовых приборов (например, фен, электрочайник, утюг),  рецепты приготовления различных блюд, правила по математике (например, сложение десятичных либо обыкновенных дробей) и многое другое. А это есть не что иное, как последовательность действий (команд), направленных на решение конкретной задачи. А вы уже знаете, что конечная  последовательность точно сформулированных команд, выполнение которых приводит к решению конкретной задачи, называется алгоритмом.

На протяжении  всей своей жизни человек исполняет огромное количество алгоритмов. Алгоритмы, предназначенные для людей, записываются в той форме, которая наиболее удобна и понятна им. Алгоритм может быть записан обычным словесным способом на естественном языке (русском, белорусском, английском и иных языках).

Пример 1. Алгоритм приготовления чая

Дано: Электрочайник, вода, пакетик чая

Налить в электрочайник воду. Включить электрочайник в розетку. Включить электрочайник. Положить в пустую чашку пакетик чая. Налить вскипевшую в электрочайнике воду

в чашку с пакетиком чая.

Подождать 3-5 минут пока  чай заварится.

Результат: Готовый к употреблению чай.

Выполняя алгоритмы, мы используем (обрабатываем) различные данные (величины).  Данными  называют все (величины), которые используются  в решении задачи. Данные, которые необходимы и известны в начале решения задачи,  называются исходными данными (аргументами).  Данные, которые получаются в процессе решения задачи, называются  промежуточными данными. Данные, полученные в результате решения задачи называются выходными данными (результат).

Вы знаете, что для решения различных математических задач  используются свои  алгоритмы, в которых также присутствуют данные. 

Пример 2. Алгоритм вычисления площади прямоугольника

Дано: периметр прямоугольника Р и длина одной его стороны  A

Вычислить длину 2-й стороны прямоугольника 

В= P:2-А..

Вычислить площадь прямоугольника

S= А х В

Результат: площадь прямоугольника S

В данном примере  исходными данными являются периметр Р и длина стороны А. Промежуточными данными является вычисляемая длина стороны В. Выходными данными (результатом) является площадь прямоугольника S.

Выполняя  повседневные алгоритмы (приготовление чая, покупка продуктов в магазине и многое другое), мы не задумываемся в какой последовательности выполнять действия, чтобы достичь  результата, потому что эти алгоритмы нам знакомы. Мы неоднократно их выполняем и знаем, как достичь положительного результата. Однако чтобы кого-нибудь научить готовить чай (скажем, младшую сестру), при составлении алгоритма следует четко указать не только все действия, но и порядок их выполнения. Например, если поменять местами первое и третье действие в алгоритме приготовления чая, он станет невыполнимым, так как приведет к непредсказуемым результатам (возможно к сгоранию чайника).

Второй  способ записи алгоритмов  - графический в виде блок-схем. Блок-схема представляет собой совокупность геометрических фигур,  соединенных стрелками. Стрелки показывают последовательность действий. В блок-схемах используют несколько видов геометрических фигур. Разные фигуры обозначают различные типы действий. В большинстве блок-схем встречаются, как правило, следующие три элемента:

Овал обозначает «начало» либо «конец»  алгоритма.

Параллелограмм обозначает ввод либо вывод данных.

Прямоугольник используется для обозначения действий (команд).

Например, запись алгоритма вычисления площади прямоугольника  в виде блок-схемы может иметь вид, изображенный на рисунке 3.1.

Начало алгоритма Ввод  исходных данных: периметра (Р) и длины стороны (А) Действие (команда): вычисление длины стороны В Команда: вычисление площади прямоугольника Вывод результата: площади прямоугольника Конец алгоритма

                  Рис.3.1

В алгоритм должны включаться только те команды, которые понятны его исполнителю, например, человеку, роботу, автомату, компьютеру. Каждый исполнитель имеет свой перечень команд, который он понимает и может выполнить.  Например, чтобы компьютер смог решить поставленную перед ним задачу, алгоритм должен быть записан на понятном ему языке. Для этого существуют  специальные языки программирования. Алгоритм, записанный на языке программирования, называется программой.

Как переводить  алгоритмы на язык программирования вы узнаете  позже.

Коротко о главном

Алгоритм – это конечная последовательность команд, выполнение которых приводит к решению конкретной задачи. Основные способы записи алгоритмов: словесный, блок-схема, программа.

Что понимают под  алгоритмом? Какие способы записи алгоритмов вам известны? Приведите пример словесного алгоритма. Какой способ записи алгоритма называют графическим?

Какие виды данных используются при составлении алгоритмов? Какие данные называются исходными данными? Приведите пример. Какие данные называются  промежуточными данными? Приведите пример. Какие данные называются выходными данными? Приведите пример.

Упражнения

1. Дан следующий алгоритм  открывания закрытой двери ключом:

               Достать ключ.

               Повернуть два раза против часовой стрелки.

               Вставить ключ в замочную скважину.

               Вынуть ключ.

       Можно ли, выполнив этот алгоритм, открыть дверь ключом? Если нет, то почему?

2. Составьте словесный алгоритм приготовления вашего любимого салата.

3. Запишите в виде блок-схемы алгоритм вычисления периметра прямоугольника, если известны площадь и длина одной из его сторон.

4.  Запишите в виде блок-схемы алгоритм вычисления суммы двух данных чисел А и В.

5.  Есть двое песочных часов: на 3 минуты и на 8 минут. Для приготовления эликсира бессмертия его надо варить ровно 7 минут. Составьте алгоритм решения данной задачи?

§2.  Среда языка программирования  Pascal ABC

2.1 Что такое язык программирования?

Вы уже знаете, что с помощью компьютера, например, можно поиграть в какую-нибудь игру, написать сочинение, использовать его как музыкальный инструмент  либо альбом для рисования и т. д.

Действительно, все это возможно, при одном условии: компьютер выполнит задание, если ему будет  задана определенная последовательность команд. Составление последовательности команд  для решения конкретных задач на языке программирования называется разработкой программ, либо программированием.

Независимо от того, станет ли программирование вашим увлечением либо профессиональным занятием, обучаясь составлению программ, вы получите удовольствие от возможности самостоятельно управлять компьютером.

Язык программирования представляет собой набор слов, специальных знаков и команд, понятных компьютеру. Поэтому  вам необходимо знать слова, команды и синтаксические правила языка программирования.

Предложения на языке программирования набираются на клавиатуре. После этого компьютер переводит их в электрические сигналы, представляющие нули и единицы. Для выполнения такого перевода компьютеру нужен так называемый языковый процессор (транслятор), который встроен в язык программирования, например, Pascal ABC, с которым вы в дальнейшем будете знакомиться.

Структура программы

Программа на Паскале оформляется всегда стандартным образом и может иметь следующий вид:

program  <имя программы>;

<раздел описаний, в котором описываются данные> 

begin

  <раздел команд (тело программы)>;

End.

Начнем изучение языка Паскаль  с конкретных примеров, которые помогут вам почувствовать процесс программирования «вживую». Нашей первой программой будет программа, которая выведет  на экран монитора  текст. На примере этой программы мы рассмотрим основные правила оформления программы и ее выполнение на компьютере.

Пример 1.  Первая программа

Program text1; {заголовок программы, где text1 – имя

Программы. Желательно, чтобы имя программы соответствовало ее содержанию. После каждого предложения на Паскале  нужно ставить точку с запятой.

  Далее следует тело программы, которое  начинается со слова Begin}

Begin  {начало программы, здесь не ставят точку с запятой}

Writeln(’Я всемогущий компьютер! Жду ваших команд!’);

{Команда Writeln выводит на экран монитора текст, который заключен апострофы}

end.  {конец программы, здесь обязательно ставят точку}

Важно помнить:

1. Имя программы может содержать произвольное количество  латинских букв, цифр, знака подчеркивания и должно начинаться с буквы (знак подчеркивания «_» считается буквой ;

2. Нельзя присваивать программам либо данным (величинам) имена зарезервированных в языке программирования слов (например, Begin, end, Write) ;

3. Команды в программе отделяются друг от друга точкой с запятой «;»;

4. При вводе текста программы с клавиатуры не имеет  значения  какие буквы вы использует : строчные либо прописные.

5. В фигурных скобках можно писать комментарии (пояснительный текст, который  облегчает понимание программы и не влияет на ее выполнение). Использование в программе комментариев необязательно.

А теперь попросим компьютер выполнить данную программу. Для этого воспользуемся средой программирования.