§ 33. Алгоритмы работы с величинами
Основные темы параграфа:
♦ компьютер как исполнитель алгоритмов;
♦ величины: константы и переменные;
♦ система команд;
♦ команда присваивания;
♦ команда ввода;
♦ команда вывода.
Компьютер как исполнитель алгоритмов
Вам уже известно, что всякий алгоритм составляется для конкретного исполнителя. Теперь в качестве исполнителя мы будем рассматривать компьютер, оснащенный системой программирования на определенном языке.
Компьютер-исполнитель работает с определенными данными по определенной программ. Данные — это множество величин.
Величины: константы и переменные
Компьютер работает с информацией, хранящейся в его памяти. Отдельный информационный объект (число, символ, строка, таблица и пр.) называется величиной.
Всякая обрабатываемая программой величина занимает свое место (поле) в памяти ЭВМ. Значение величины — это информация, хранимая в этом поле памяти.
Математика без Ху%!ни. Ряд распределения дискретной случайной величины. Мат ожидание и дисперсия.
Существуют три основных типа величин, с которыми работает компьютер: числовой, символьный и логический. Изучая базы данных и электронные таблицы, вы уже встречались с этими типами. В данной главе мы будем строить алгоритмы, работающие с числовыми величинами.
Числовые величины в программировании, так же как и математические величины, делятся на переменные и константы (постоянные). Например, в формуле (а 2 — 2аb + b 2 ) а, b — переменные, 2 — константа.
Константы записываются в алгоритмах своими десятичными значениями, например: 23, 3.5, 34. Значение константы хранится в выделенной под нее ячейке памяти и остается неизменным в течение работы программы.
Переменные в программировании, как и в математике, обозначаются символическими именами. Эта имена называют идентификаторами (от глагола «идентифицировать», что значит «обозначать», «символизировать»). Идентификатор может быть одной буквой, множеством букв, сочетанием букв и цифр и т. д. Примеры идентификаторов: А, X, ВЗ, prim, r25 и т. п.
Система команд
Вам известно, что всякий алгоритм строится исходя из системы команд исполнителя, для которого он предназначен.
Независимо от того, на каком языке программирования будет написана программа, алгоритм работы с величинами составляется из следующих команд:
• присваивание;
• ввод;
• вывод;
• обращение к вспомогательному алгоритму;
• цикл;
• ветвление.
Команда присваивания
Команда присваивания — одна из основных команд в алгоритмах работы с величинами. Записывать ее мы будем так:
Значок «:=» читается «присвоить». Например:
Компьютер сначала вычисляет выражение, затем результат присваивает переменной, стоящей слева от знака «:=».
Если до выполнения этой команды содержимое ячеек, соответствующих переменным X, Y, Z, было таким:
Теория вероятностей #12: случайная величина, плотность и функция распределения
то после выполнения команды оно станет следующим:
Прочерк в ячейке Z обозначает, что начальное число в ней может быть любым. Оно не имеет значения для результата данной команды.
Если слева от знака присваивания стоит числовая переменная, а справа — математическое выражение, то такую команду называют арифметической командой присваивания, а выражение — арифметическим.
В частном случае арифметическое выражение может быть представлено одной переменной или одной константой. Например:
Команда ввода
Значения переменных, являющихся исходными данными решаемой задачи, как правило, задаются вводом.
Команда ввода в описаниях алгоритмов будет выглядеть так:
На современных компьютерах ввод чаще всего выполняется в режиме диалога с пользователем. По команде ввода компьютер прерывает выполнение программы и ждет действий пользователя. Пользователь должен набрать на клавиатуре вводимые значения переменных и нажать клавишу . Введенные значения присвоятся соответствующим переменным из списка ввода, и выполнение программы продолжится.
Вот схема выполнения приведенной выше команды.
1. Память до выполнения команды:
2. Процессор компьютера получил команду ввод А, В, С, прервал свою работу и ждет действий пользователя.
3. Пользователь набирает на клавиатуре:
4. Память после выполнения команды:
5. Процессор переходит к выполнению следующей команды программы.
При выполнении пункта 3 вводимые числа должны быть отделены друг от друга какими-нибудь разделителями. Обычно это пробелы.
Из сказанного выше можно сделать вывод:
Переменные величины получают конкретные значения в результате выполнения команды присваивания или команды ввода.
Если переменной величине не присвоено никакого значения (или не введено), то она является неопределенной. Иначе говоря, ничего нельзя сказать, какое значение имеет эта переменная.
Команда вывода
Результаты решения задачи сообщаются компьютером пользователю путем выполнения команды вывода.
Команда вывода в алгоритмах будет записываться так:
По этой команде значения переменных X 1 и Х 2 будут вынесены на устройство вывода (чаще всего это экран).
О других командах применяемых в вычислительных алгоритмах, вы узнаете позже.
Коротко о главном
Алгоритм решения любой задачи на компьютере составляется из следующих команд: присваивания; ввода; вывода; обращения к вспомогательному алгоритму; цикла; ветвления.
Программа для компьютера — это алгоритм, записанный на языке программирования.
Язык программирования — это фиксированная система обозначений для описания алгоритмов и структур данных.
Всякая обрабатываемая программой величина занимает определенное поле в памяти компьютера. Значение величины — это информация, хранимая в этом поле.
Переменная величина получает значение в результате выполнения команды присваивания или команды ввода. Формат команды присваивания:
Сначала вычисляется выражение, затем полученное значение присваивается переменной.
Ввод — это занесение данных с внешних устройств в оперативную память компьютера. Исходные данные для решения задачи обычно задаются вводом.
Результаты решения задачи выносятся на устройства вывода (дисплей, принтер) по команде вывода.
Вопросы и задания
1. Что такое величина? Чем отличаются переменные и постоянные величины?
2. Чем определяется значение величины?
3. Какие существуют основные типы величин в программировании?
4. Как записывается команда присваивания?
5. Что такое ввод? Как записывается команда ввода?
6. Что такое вывод? Как записывается команда вывода?
7. В схематическом виде (как это сделано в параграфе) отразите изменения значений в ячейках, соответствующих переменным А и В, в ходе последовательного выполнения команд присваивания:
1) A:=1 2) A:=1 3) A:=1
B:=2 B:=2 B:=2
A:=A+B C:=A A:=A+B
B:= 2xA A:=B B:=A-B
B:=C A:=A-B
8. Вместо многоточия впишите в алгоритм несколько команд присваивания, в результате чего должен получиться алгоритм возведения в 4-ю степень введенного числа (дополнительные переменные, кроме А, не использовать):
ввод А . . . вывод А.
И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова, Информатика, 9 класс
Отослано читателями из интернет-сайтов
Информатика в школе, скачать бесплатно тесты, полный курс информатики, онлайн библиотека с книгами и учебниками по информатике на скачку, планы уроков информатики 9 класс
Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.
Источник: edufuture.biz
I. Понятие информации. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации
Семантика определяет смысловое значение предложений языка. Являясь системой правил истолкования отдельных языковых конструкций,семантика устанавливает, какие последовательности действий описываются теми или иными фразами языкаи, в конечном итоге, какой алгоритм определен данным текстом на алгоритмическом языке.
Синтаксис — это правила построения фраз, позволяющие определить, правильно или неправильно написана та или иная фраза. Точнее говоря, синтаксис языка представляет собой набор правил, устанавливающих, какие комбинации символов являются осмысленными предложениями на этом языке.
При программировании на машинном языке программист может держать под своим контролем каждую команду и каждую ячейку памяти, использовать все возможности имеющихся машинных операций.
Машинный язык
Каждый компьютер имеет свой машинный язык, то есть свою совокупность машинных команд, которая отличается количеством адресов в команде, назначением информации, задаваемой в адресах, набором операций, которые может выполнить машина и др.
Но процесс написания программы на машинном языке очень трудоемкий и утомительный. Программа получается громоздкой, труднообозримой, ее трудно отлаживать, изменять и развивать.
Поэтому в случае, когда нужно иметь эффективную программу, в максимальной степени учитывающую специфику конкретного компьютера, вместо машинных языков используют близкие к ним машинно-ориентированные языки (ассемблеры).
Язык ассемблера — это система обозначений, используемая для представления в удобочитаемой форме программ, записанных в машинном коде.
Он позволяет программисту пользоваться текстовыми мнемоническими (то есть легко запоминаемыми человеком) кодами, по своему усмотрению присваивать символические имена регистрам компьютера и памяти, а также задавать удобные для себя способы адресации. Кроме того, он позволяет использовать различные системы счисления (например, десятичную или шестнадцатеричную) для представления числовых констант, использовать в программе комментарии и др.
Перевод программы с языка ассемблера на машинный язык осуществляется специальной программой, которая также называется ассемблером и является, по сути, простейшим транслятором.
Основные преимущества алгоритмических языков перед машинными таковы:
· алфавит алгоритмического языка значительно шире алфавита машинного языка, что существенно повышает наглядность текста программы;
· набор операций, допустимых для использования, не зависит от набора машинных операций, а выбирается из соображений удобства формулирования алгоритмов решения задач определенного класса;
· формат предложений достаточно гибок и удобен для использования, что позволяет с помощью одного предложения задать достаточно содержательный этап обработки данных;
· требуемые операции задаются с помощью общепринятых математических обозначений;
· данным в алгоритмических языках присваиваются индивидуальные имена, выбираемые программистом;
· в языке может быть предусмотрен значительно более широкий набор типов данных по сравнению с набором машинных типов данных.
Таким образом, алгоритмические языки в значительной мере являются машинно-независимыми. Они облегчают работу программиста и повышают надежность создаваемых программ.
Алгоритмический язык (как и любой другой язык) образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика.
Алфавит — это фиксированный для данного языка набор основных символов, т.е. «букв алфавита», из которых должен состоять любой текст на этом языке — никакие другие символы в тексте не допускаются.
Каждое понятие алгоритмического языка подразумевает некоторую синтаксическую единицу (конструкцию) и определяемые ею свойства программных объектов или процесса обработки данных.
Понятие языка определяется во взаимодействии синтаксических и семантических правил. Синтаксические правила показывают, как образуется данное понятие из других понятий и букв алфавита, а семантические правила определяют свойства данного понятия
Основными понятиями в алгоритмических языках обычно являются следующие.
1. Имена (идентификаторы) — употребляются для обозначения объектов программы (переменных, массивов, функций и дp.).
2. Опеpации. Типы операций:
· арифметические операции +, -, *, / и дp.;
· логические операции и, или, не;
· операции отношения , =, =, <>;
· операция сцепки (иначе, «присоединения», «конкатенации») символьных значений друг с другом с образованием одной длинной строки; изображается знаком «+».
3. Данные — величины, обрабатываемые программой. Имеется тpи основных вида данных: константы, переменные и массивы.
· Константы — это данные, которые зафиксированы в тексте программы и не изменяются в процессе ее выполнения.
Ø числовые 7.5, 12;
Ø логические да (истина), нет (ложь);
Ø символьные «А», «+»;
Ø литерные «abcde», «информатика», «» (пустая строка).
· переменные обозначаются именами и могут изменять свои значения в ходе выполнения программы. переменные бывают целые, вещественные, логические, символьные и литерные.
· 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). Иногда массивы называют таблицами.
4. Выpажения — предназначаются для выполнения необходимых вычислений, состоят из констант, переменных, указателей функций (например, exp(x)), объединенных знаками операций.
Выражения записываются в виде линейных последовательностей символов (без подстрочных и надстрочных символов, «многоэтажных» дробей и т.д.), что позволяет вводить их в компьютер, последовательно нажимая на соответствующие клавиши клавиатуры.
Различают выражения арифметические, логические и строковые.
· Арифметические выражения служат для определения одного числового значения. Например, (1+sin(x))/2. Значение этого выражения при x=0 равно 0.5, а при x=p/2 — единице.
· 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). Рассмотрим в качестве примера логическое выражение x*x + y*y < r*r, определяющее принадлежность точки с координатами (x,y) внутренней области круга радиусом r c центром в начале координат. При x=1, y=1, r=2 значение этого выражения — «истина», а при x=2, y=2, r=1 — «ложь».
· Значения строковых (литерных) выражений — тексты. В них могут входить литерные константы, литерные переменные и литерные функции, разделенные знаком операции сцепки. Например, А + В означает присоединение строки В к концу строки А. Если А = «куст «, а В = «зеленый», то значение выражения А+В есть » куст зеленый».
5. Операторы (команды). Оператор — это наиболее крупное и содержательное понятие языка: каждый оператор представляет собой законченную фразу языка и определяет некоторый вполне законченный этап обработки данных. В состав операторов входят:
Операторы подразделяются на исполняемые и неисполняемые. Неисполняемые операторы предназначены для описания данных и стpуктуpы программы, а исполняемые — для выполнения различных действий (например, оператор присваивания, операторы ввода и вывода, условный оператор, операторы цикла, оператор процедуры и др.).
Вычисления часто употребляемых функций осуществляются посредством подпрограмм, называемых стандартными функциями, которые заранее запрограммированы и встроены в транслятор языка. Каждый язык программирования имеет свой набор стандартных функций.
Литература
1. Информатика [Текст]. / Под ред. Н. В. Макаровой. М., «Финансы и статистика», 2005.
2. Могилев, А. В. Информатика [Текст]: Учеб.пособие для вузов / А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер. Под ред. Е. К. Хеннера. — М.: Академия, 2001.
3. Симонович, С. В. Информатика для юристов и экономистов [Текст]: Учеб.пособие для вузов / C. В Симонович [и др]. – СПб.: Питер, 2001.
4. Степанов, А. Н. Информатика. 3-е изд. [Текст]: Учебник для вузов / А. Н. Степанов — СПб.: Питер, 2003.
Источник: studopedia.su
Представление данных в памяти, типы данных, идентификаторы, переменные, массивы
При записи алгоритма в словесной форме, в виде блок-схемы или на псевдокоде допускается определенный произвол при изображении команд. Вместе с тем такая запись точна настолько, что позволяет человеку понять суть дела и исполнить алгоритм.
Алгоритм, предназначенный для исполнения на компьютере, должен быть записан на «понятном» ему языке. И здесь на первый план выдвигается необходимость точной записи команд, не оставляющей места для произвольного их толкования.
Следовательно, язык для записи алгоритмов должен быть формализован. Такой язык принято называть языком программирования, а запись алгоритма на этом языке — программой для компьютера.
В настоящее время в мире существует несколько сотен реально используемых языков программирования. Для каждого есть своя область применения.
Любой алгоритм есть последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования — чем меньше детализация, тем выше уровень языка.
По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования:
— машинно-независимые (языки высокого уровня).
Машинные языки и машинно-ориентированные языки — это языки низкого уровня, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных.
Языки же высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека.
Языки высокого уровня делятся на:
— алгоритмические (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов;
— логические (Prolog, Lisp и др.), которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания.
— объектно-ориентированные (Object Pascal, C++, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над нами. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче. Описание действительности в форме системы взаимодействующих объектов естественнее, чем в форме взаимодействующих процедур.
Алгоритмический язык (как и любой другой язык) образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика.
Алфавит — это фиксированный для данного языка набор основных символов, т.е. «букв алфавита», из которых должен состоять любой текст на этом языке — никакие другие символы в тексте не допускаются. Из символов алфавита формируются лексемы языка:
— ключевые (служебные, иначе зарезервированные) слова;
— разделители (знаки пунктуации).
Синтаксис — это правила построения фраз, позволяющие определить, правильно или неправильно написана та или иная фраза. Точнее говоря, синтаксис языка представляет собой набор правил, устанавливающих, какие комбинации символов являются осмысленными предложениями на этом языке.
Семантика определяет смысловое значение предложений языка. Являясь системой правил истолкования отдельных языковых конструкций, семантика устанавливает, какие последовательности действий описываются теми или иными фразами языка и, в конечном итоге, какой алгоритм определен данным текстом на алгоритмическом языке.
Каждое понятие алгоритмического языка подразумевает некоторую синтаксическую единицу (конструкцию) и определяемые ею свойства программных объектов или процесса обработки данных.
Понятие языка определяется во взаимодействии синтаксических и семантических правил. Синтаксические правила показывают, как образуется данное понятие из других понятий и букв алфавита, а семантические правила определяют свойства данного понятия
Основными понятиями в алгоритмических языках обычно являются данные, имена, операции и выражения, операторы.
2. Представление данных в памяти
Данные- величины, обрабатываемые программой. Имеется три основных вида данных: константы, переменные и массивы.
Константы- это данные, которые зафиксированы в тексте программы и не изменяются в процессе ее выполнения. Константы представляются в виде лексем, изображающих фиксированные числовые, логические, символьные или строковые значения.
Числовые константы могут быть целыми, вещественными (с фиксированной или плавающей точкой) и перечислимыми.
Целые константы могут быть десятичными, восьмеричными и шестнадцатеричными. Десятичная целая константа определена как последовательность десятичных чисел, начинающаяся не с нуля, если это не число нуль. Восьмеричные константы в Visual Basic for Application начинаются с префикса H и содержат числа от 0 до 9 и латинские буквы от A до F.
Примеры констант: 123, H1F.
Вещественные константы записываются в десятичной системе счисления и в общем случае содержат целую часть (десятичная целая константа), десятичную точку, дробную часть (десятичная целая константа), признак (символ) экспоненты E и показатель десятичной степени (десятичная целая константа, возможно со знаком).
Примеры констант: 123.456, 3.402823E38.
Перечислимые константы — это набор обычных целочисленных констант. Перечисляемый набор может содержать конечный набор уникальных целых значений, каждое из которых имеет особый смысл в текущем контексте. Перечисляемые наборы являются удобным инструментом, обеспечивающим выбор из ограниченного набора параметров. Например, если пользователь должен выбрать цвет из списка, то можно установить соответствие: черный = 0, белый = 1 и т.д.
Логические(булевы) константы могут иметь лишь одно из двух значений: да (истина, TRUE), нет (ложь, FALSE).
Символьные и строковые константы. В отличие от большинства языков программирования, где существуют отдельно символьные (содержащие один символ алфавита) и строковые (массив символов) константы, в VBA существуют только строковые, имеющие два типа значений:
— Строки переменной длины, которые могут содержать до приблизительно 2 миллиардов (2^31) символов.
— Строки постоянной длины, которые могут содержать от 1 до приблизительно 64K (2^16) символов.
Примеры строковых констант: «abcde», «информатика», «» (пустая строка).
В зависимости от значения константы по разному представляются в памяти ПК. Целые представляют последовательный набор фиксированного количества байтов, а вещественные, даже не отличаясь от целых по значению, имеют другую форму внутреннего представления, обусловленную применением арифметики с плавающей точкой при операциях с такими константами и представлением вещественного числа. В общем случае форма представления данных в памяти ПК определяется типом данных.
3. Типы данных
Тип данных определяет, каким образом биты данных, представляющие конкретное значение, хранятся в памяти ПК. В каждом языке программирования имеется свой фиксированный набор базовых типов данных. Некоторые языки позволяют создание дополнительных (пользовательских) типов данных. В VBA имеются следующие типы данных:
Диапазон значений
Источник: studfile.net