МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН МЕЖДУНАРОДНАЯ АКАДЕМИЯ

бакалавриат
Специальность «Учет и Аудит», «Экономика»
Форма обучения – очная
Количество кредитов: 3

(2 лекция, 2 лабораторное занятие, 1 СРСП)

Преподаватель: к.т.н., доцент
ОСПАНОВ СЕРИК САТЫБАЛДИЕВИЧ
Email: sirospan@gmail.com

и др.
Программные средства (Software) – системные ПП, прикладные ПП и

др.

Алгоритмические средства
(Brain ware) – Языки программирования, алгоритмы и технологии программирования

ИНФОРМАТИКА

конструкций.
Линейные алгоритмы
Алгоритмы с ветвлением
Алгоритмы с циклами
Алгоритмические языки программирования

некоторой совокупности возможных исходных данных и направленный на получение определенных

этими исходными данными результатов. Термин вычислительный процесс распространяется и на обработку других видов информации, например, символьной, графической или звуковой.

Понятие алгоритма

Пример: правила сложения, умножения, решения алгебраических уравнений, умножения матриц и т.п.

последовательности действий, приводящих от исходных данных к результату.
Свойства алгоритма:
Дискретность;
Понятность;
Результативность (конечность);
Определённость

(однозначность);
Массовость.

составляют всю последовательность.
На первом шаге задаются исходные данные.
Каждый последующий шаг

– выполнение какого-либо действия.
Последний шаг выдаёт результат алгоритма.

исполнителя.
Определённость.
На каждом шаге алгоритма однозначно и точно определены действия.

приводить к запланированному результату.

составляющих совокупность возможных исходных данных, промежуточных и конечных результатов;

правило

начала;

правило непосредственной переработки информации (описание последовательности действий);

правило окончания;

правило извлечения результатов.

с помощью графов - схем;

с помощью сетей Петри.

текста с формулами по пунктам, определяющим последовательность действий.

Пример: необходимо найти

значение следующего выражения: у = 2а – (х+6).

Словесно-формульным способом алгоритм решения этой задачи может быть записан в следующем виде:
1. Ввести значения а и х.
2. Сложить х и 6.
3. Умножить a на 2.
4. Вычесть из 2а сумму (х+6).
5. Вывести у как результат вычисления выражения.

фигурами (блоками), связанными по управлению линиями (направлениями потока) со стрелками.

В блоках записывается последовательность действий.

Преимущества:
наглядность: каждая операция вычислительного процесса изображается отдельной геометрической фигурой.
графическое изображение алгоритма наглядно показывает разветвления путей решения задачи в зависимости от различных условий, повторение отдельных этапов вычислительного процесса и Другие детали.

К сведению: Оформление программ должно соответствовать определенным требованиям. В настоящее время действует единая система программной документации (ЕСПД), которая устанавливает правила разработки, оформления программ и программной документации. В ЕСПД определены и правила оформления блок-схем алгоритмов (ГОСТ 10.002-80 ЕСПД, ГОСТ 10.003-80 ЕСПД).

изображаются на схеме соответствующими блоками.
Большая часть блоков по построению

условно вписана в прямоугольник со сторонами а и b. Минимальное значение а = 10 мм, увеличение а производится на число, кратное 5 мм. Размер b=1,5a. Для от дельных блоков допускается соотношение между а и b, равное 1:2. В пределах одной схемы рекомендуется изображать блоки одинаковых размеров. Все блоки нумеруются.

связей между ними, должны проводится параллельно линиям рамки.
Стрелка в

конце линии может не ставиться, если линия направлена слева направо или сверху вниз.
В блок может входить несколько линий, то есть блок может являться преемником любого числа блоков.
Из блока (кроме логического) может выходить только одна линия.
Логический блок может иметь в качестве продолжения один из двух блоков, и из него выходят две линии.
Если на схеме имеет место слияние линий, то место пересечения выделяется точкой. В случае, когда одна линия подходит к другой и слияние их явно выражено, точку можно не ставить.
Схему алгоритма следует выполнять как единое целое, однако в случае необходимости допускается обрывать линии, соединяющие блоки.

их записи. Каждая операция является самостоятельной, независимой от каких-либо условий.

На схеме блоки, отображающие эти операции, располагаются в линейной последовательности.

Линейные алгоритмы имеют место, например, при вычислении арифметических выражений, когда имеются конкретные числовые данные и над ними выполняются соответствующие условию задачи действия.

у=(b2-ас):(а+с)

ней выполняются последовательно друг за другом.
Также эта структура называется структурой

«Следование».
Описание структуры:
На языке блок-схем.
На алгоритмическом языке.
На языке программирования Pascal

переменных; BEGIN READ (имена переменных); имя переменной:=выражение; WRITELN

(имена переменных); END.

предусмотрено несколько направлений (ветвей). Каждое отдельное направление алгоритма обработки данных

является отдельной ветвью вычислений.

Ветвление в программе — это выбор одной из нескольких последовательностей команд при выполнении программы. Выбор направления зависит от заранее определенного признака, который может относиться к исходным данным, к промежуточным или конечным результатам. Признак характеризует свойство данных и имеет два или более значений.

Ветвящийся процесс, включающий в себя две ветви, называется простым, более двух ветвей — сложным.
Сложный ветвящийся процесс можно представить с помощью простых ветвящихся процессов.

ответа:

«да» — условие выполнено
«нет» — условие не выполнено.

Алгоритм с ветвлением

Следует иметь в виду, что, хотя на схеме алгоритма должны быть показаны все возможные направления вычислений в зависимости от выполнения определенного условия (или условий), при однократном прохождении программы процесс реализуется только по одной ветви, а остальные исключаются.

Важно! Любая ветвь, по которой осуществляются вычисления, должна приводить к завершению вычислительного процесса.

следующего выражения:


Y = (а+b), если Х 0.

выбор одного из двух вариантов действий в зависимости от верности

некоторого условия.
Различают полную и неполную форму ветвления.

Описание структуры:
На языке блок-схем.
На алгоритмическом языке.
На языке программирования Pascal

1
Вариант 2

END;
ELSE
BEGIN Оператор 1; Оператор N
END;

Неполная форма
IF условие THEN
BEGIN Оператор 1; Оператор

N
END;
(Возможна запись в одну строку тогда BEGIN и END не ставятся)

многократно повторяемый участок алгоритма.

цикла) (Т);
модификация параметров (М);
проверка условия окончания цикла (У).

Порядок

выполнения этих этапов, например, Т и М, может изменяться.

циклы с нижним и верхним окончаниями.
Для цикла с нижним

окончанием (рис. а) тело цикла выполняется как минимум один раз, так как сначала производятся вычисления, а затем проверяется условие выхода из цикла.
В случае цикла с верхним окончанием (рис. б) тело цикла может не выполниться ни разу в случае, если сразу соблюдается условие выхода.

Примеры циклических алгоритмов

известно или определено.

Цикл называется итерационным, если число повторений тела

цикла заранее неизвестно, а зависит от значений параметров (некоторых переменных), участвующих в вычислениях.

повторение выполнения некоторой группы операций определенное число раз (пока верно

некоторое условие).
Различают следующие виды циклов:
С предусловием
С постусловием
Со счетчиком

• • • • Команда N
КЦ
Тело цикла

• • • • • •
Оператор N END
Возможна запись в одну

строку

• • • • Команда N
КЦ условие
Тело цикла

• • • •
Оператор N
UNTIL условие
Возможна запись в одну строку

1
• • • • • • • • Команда N
КЦ
Тело

цикла

Со счетчиком (параметром)

TO КЗ DO BEGIN Оператор 1 • • • • • •

• •
Оператор N
END

элементов:
символов, слов, словосочетаний и предложений.

Алгоритмический язык содержит подобные

элементы, только:
слова – элементарные конструкции,
словосочетания - выражения,
предложения - операторы.

Алгоритмический язык (как и любой другой язык), образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика.
Алфавит – фиксированный для данного языка набор символов (букв, цифр, специальных знаков и т.д.), которые могут быть использованы при написании программы.
Синтаксис - правила построения из символов алфавита специальных конструкций, с помощью которых составляется алгоритм.
Семантика - система правил толкования конструкций языка.

Таким образом, программа составляется с помощью соединения символов алфавита в соответствии с синтаксическими правилами и с учетом правил семантики.

понятных компьютеру. Программист должен был знать числовые коды всех машинных

команд и сам распределять память под команды программы и данные

Ассемблер: Переменные величины стали изображаться символическими именами. Числовые коды операций заменились на мнемонические обозначения. ЯП приблизился к человеческому языку, и отдалился от языка машинных команд.

Фортран (Formula Translation) : Первый процедурный ЯП для сложных инженерных и научных расчетов с большой библиотекой стандартных процедур. Используется до сих пор.

Специализированные ЯП: Кобол - для решения экономических задач; Снобол - для обработки текстовой информации; ЛИСП - для обработки символов в исследованиях по созданию искусственного интеллекта.

ЯП для обучения: Алгол-68 - не получил широкого распространения; ПАСКАЛЬ (Николас Вирт) – один из самых популярных процедурных языков с возможностями структурирования данных; ЛОГО (Самуэль Пайперт) – для обучения младших школьников на основе визуальных форм; Бейсик – ЯП работающий в режиме интерпретации, широко используется в школах для введения в технику программирования.

СИ: универсальный ЯП для решения сложных вычислительных задач и обработки строк, а также инструментальное средство для разработки ОС, системного ПО, поскольку имеет прямой доступ к некоторым машинным командам и ресурсам ПК. Известен своей эффективностью и переносимостью.

Пролог: для задач анализа и понимания естественных языков на основе языка формальной логики и методов автоматического доказательства теорем в функциональном программировании.

АДА: для задач реального времени и моделирования параллельного решения задач.

Объектно-ориентированные ЯП: CИ++ - 1992; Java – 1995 (SUN)

История создания ЯП

(Автокод, Ассемблер). Операторы – это машинные команды, записанные мнемоническими кодами,

а в качестве операндов используются не конкретные адреса, а символические имена. Ориентированы на определенный тип компьютера (машинно-зависимые). т.е. наборы операторов и изобразительные средства в них существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.).

Высокого уровня
Фортран, Алгол, Кобол, Паскаль, Бейсик, Си, Пролог и т.д.
Эти языки машинно-независимы, т.к. они ориентированы не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операндов, характерных для записи определенного класса алгоритмов. Однако программы, написанные на языках высокого уровня, занимают больше памяти и медленнее выполняются, чем программы на машинных языках.

Сверхвысокого уровня
Алгол-68 и APL.
Повышение уровня этих языков произошло за счет введения сверхмощных операций и операторов

каждая из которых представляет собой определенную последовательность действий. Получение результата

- это описание последовательности выполнения процедур.

Непроцедурные (декларативные)
Получили развитие при создании систем искусственного интеллекта и предполагают формирование действий, исходя из набора заданных условий и связей между проблемными категориями.

Структурные
Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1
Одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т.д.

Операционные
Фортран, Бейсик, Фокал
Алгоритм, в том числе повторяющиеся действия и логические переходы, записывается с помощью последовательности простых операций.

Функциональные
ЛИСП
Программа - это вычисление некоторой функции, которая задается как последовательности композиций других, более простых. Один из основных элементов - рекурсия, то есть вычисление значения функции через значение этой же функции от других элементов. Присваивания и циклов в классических функциональных языках нет.

Логические
Пролог
Программа не описывает действий, а задает данные и соотношения между ними. Для ответа на запросы машина перебирает данные и отношения и находит решение. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком.

действий для решения задачи. Как в логических языках описывается система

объектов, которые могут взаимодействовать друг с другом. При этом взаимодействие описывается на основе набора процедур (методов). Объектно-ориентированные языки, благодаря богатому пользовательскому интерфейсу, предлагают человеку решить задачу в удобной для него форме.

Языки описания сценариев
Perl, Python, JavaScript
Предназначаются не для написания приложения с нуля, а для комбинирования компонентов, набор которых создается заранее при помощи других языков. Поэтому они развиты среди разработчиков Интернет-приложений.

объектов программы (переменных, массивов, функций и дp.).

Операции:
арифметические операции:

сложение “+”; вычитание “-”; умножение “*”; деление, обозначается символом “/” и дp. ;
логические операции: операции “логическое и”, “логическое или”, “логическое не” и др.;
операции отношения: меньше “<”; больше “>”; меньше или равно “<=”; больше или равно “>=”; равно “==”; не равно “!=”.
операция конкатенации символьных значений друг с другом, изображается знаком "+".

Ключевые слова – это слова языка, имеющие строго определенное назначение, которые не могут использоваться в качестве идентификаторов.

основных вида данных: литералы, константы, переменные и массивы.

Литералы -

явно заданные в тексте программы значения того или иного типа.
числовые: 7.5, 12;
логические: true(истина), false(ложь);
символьные: ‘А’, ‘+’;
строковые: "abcde", "информатика".

Константы - это данные, которые зафиксированы в тексте программы с помощью имен и явных значений (литералов) и не изменяются в процессе ее выполнения.

Переменные – это данные, которые могут изменять свои значения в ходе выполнения программы. Они обозначаются именами. Переменные бывают базовых типов целые, вещественные, логические, символьные и строковые.

Массивы - последовательности однотипных элементов, число которых фиксировано и которым присвоено одно имя. Положение элемента в массиве однозначно определяется его индексами - одним в случае одномерного массива, или несколькими, если массив многомерный.

Некоторые ЯП дают возможность создания собственных типов данных на основе комбинации базовых и использования в программе всех видов данных (констант, переменных, массивов), имеющих эти типы.

выполнения необходимых вычислений, состоят из констант, переменных, указателей функций, объединенных

знаками операций. Выражения записываются в виде линейных последовательностей символов (без подстрочных и надстрочных символов, "многоэтажных" дробей и т. д.).

Арифметические выражения служат для определения одного числового значения и записываются по следующим правилам:
Нельзя опускать знак умножения между сомножителями и ставить рядом два знака операций.
Индексы элементов массивов записываются в скобках.
Операции выполняются в порядке старшинства: сначала вычисление функций, затем возведение в степень, потом умножение и деление и в последнюю очередь - сложение и вычитание.
Операции одного старшинства выполняются слева направо.
Логические выражения описывают некоторые условия, которые могут удовлетворяться или не удовлетворяться. Таким образом, логическое выражение может принимать только два значения - "истина" или "ложь" (да или нет). В записи логических выражений помимо арифметических операций сложения, вычитания, умножения, деления и возведения в степень используются операции отношения и логические операции.
Значения строковых выражений - тексты. В них могут входить строковые константы, строковые переменные и строковые функции, разделенные знаком операции конкатенации.

полное описание некоторого действия, которое необходимо выполнить. Оператор - это

наиболее крупное и содержательное понятие языка: каждый оператор представляет собой законченную фразу языка программирования и определяет некоторый вполне законченный этап обработки данных. В состав операторов входят ключевые слова; данные; выражения и т.д.

Стандартная функция – подпрограмма, заранее встроенная в транслятор языка для вычисления часто употребляемых функций. В качестве аргументов функций можно использовать константы, переменные и выражения.

Подпрограмма - это последовательность операторов, которые определены и записаны только в одном месте программы, однако их можно вызвать для выполнения из одной или нескольких точек программы.

Функция - это программная единица, которая может быть употреблена в выражении. Функция прямо возвращает величину, которая используется при вычислении этого выражения, и, кроме того, может возвращать величины через параметры.

Программа - это последовательность инструкций (операторов, подпрограмм, функций), предназначенных для выполнения компьютером.

- трансляторы, которые преобразуют исходный код в последовательность команд машинного

языка.
Существует два основных вида трансляторов:
Интерпретаторы – сканируют, проверяют исходный код в один шаг и тут же выполняют программу, если отсутствуют ошибки.
Компиляторы - сканируют весь исходный код для создания текста программы на машинном языке, которая в случае отсутствия ошибок передается редактору связей для разрешения ссылок на вызываемые внешние процедуры и функции, после чего записывается в выполняемый файл (типа *.exe или *.com). Полученный файл программы выполняется отдельно.

Программирование – это теоретическая и практическая деятельность решения задачи средствами конкретного языка программирования и оформления полученных результатов в виде программы.

На стадии программирования возникает этап отладки программы – процесс обнаружения и устранения содержательных ошибок в программе.