Информатика, численные методы и компьютерная графика


Скачать 261.82 Kb.
НазваниеИнформатика, численные методы и компьютерная графика
страница1/3
Дата публикации10.03.2013
Размер261.82 Kb.
ТипМетодические указания
referatdb.ru > Информатика > Методические указания
  1   2   3
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования “Витебский Государственный

Технологический Университет”

ИНФОРМАТИКА, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

методические указания и задания к контрольным работам для студентов специальности 1-53 01 01-05 «Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность)» заочной формы обучения

ВИТЕБСК

2007

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования “Витебский Государственный Технологический Университет”


РЕКОМЕНДОВАНО:

Зам. председателя редакционно-издательского Совета УО ВГТУ

_______________ В. В. Пятов

«____»___________ 2007 г.

УТВЕРЖДАЮ:

Первый проректор

УО ВГТУ

_______________С. И. Малашенков

«____»___________ 2007 г.


^ ИНФОРМАТИКА, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

методические указания и задания к контрольным работам для студентов специальности 1-53 01 01-05 «Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность)» заочной формы обучения


ВИТЕБСК

2007

УДК 004
ИНФОРМАТИКА, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА: методические указания и задания к контрольным работам для студентов специальности 1-53 01 01-05 «Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность)» заочной формы обучения.


Витебск: Министерство образования Республики Беларусь, УО «ВГТУ», 2007 г.

Составитель: ст. преп. Казаков В. Е.


В настоящих методических указаниях приведена методика разработки программ, рассмотрены вопросы построения алгоритмов основных вычислительных процессов, а также представлены требования к оформлению и защите контрольных работ.

Методические указания предназначены для использования при выполнении контрольных работ по курсу «Информатика, численные методы и компьютерная графика» и подготовке к их защите.


Одобрено кафедрой информатики УО “ВГТУ”:

29 июня 2007 г., протокол № 12.

Рецензент: Шарстнёв В.Л.

Редактор: Терентьев В. П.
Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательским советом УО «ВГТУ» “___”___________ 2007 г., протокол № _____

^ Ответственный за выпуск: Соколов И. В.

Учреждение образования

«Витебский государственный технологический университет»

_________________________________________________________________

Подписано к печати _________ Формат ________ Уч.-изд. листов._____

Печать ризографическая. Тираж ____ экз. Заказ №________ Цена _________

_________________________________________________________________

Отпечатано на ризографе Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет». Лицензия 02330/0133005 от 01.04.2004г.

210035, Витебск, Московский пр-т, 72

Содержание

Введение
“Информатика, численные методы и компьютерная графика” - одна из базовых дисциплин в комплексе фундаментальной подготовки инженеров по автоматизации.

Целью дисциплины является изучение основ современной информатики, формирование у студентов современных теоретических знаний и практических навыков в области информатики и применения ЭВМ, необходимых как в течение учебного процесса в вузе, так и в сфере научно-практической деятельности будущих специалистов.

В результате изучения дисциплины студент должен знать основные понятия теории информации, организацию, устройство, характеристики ЭВМ, операционные системы и управление вычислительными ресурсами, компьютерное моделирование с применением численных методов, языки программирования и основы алгоритмизации, прикладное программное обеспечение.

В результате изучения дисциплины студент должен уметь владеть научной организацией труда с применением компьютерной обработки информации, приобретать знания, пользуясь современными информационными технологиями, вести исследования в своей прикладной области, организовать и вести делопроизводство.

Настоящие методические указания составлены в соответствии с рабочей программой курса “Информатика, численные методы и компьютерная графика” и предназначены для студентов специальности «Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность)» заочной формы обучения.

В методических указаниях приведены варианты заданий контрольных работ, требования к оформлению отчёта, а также пример оформления задания.

^ Методика решения задач
Разработка алгоритма
Алгоритм — это точное предписание, которое определяет процесс, ведущий от исходных данных к требуемому конечному результату. Алгоритмами, например, являются: последовательность операций, используемых при сложении, умножении матриц; решение алгебраических уравнений и т.п.

Применительно к ЭВМ алгоритм определяет вычислительный процесс, начинающийся с обработки 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.

Если вычислительный процесс заканчивается получением результатов, то говорят, что соответствующий алгоритм применим к рассматриваемой совокупности исходных данных. В противном случае говорят, что алгоритм неприменим к совокупности исходных данных. Любой применимый алгоритм обладает следующими основными свойствами:

  • результативностью;

  • определенностью;

  • массовостью.

Результативность означает возможность получения результата после выполнения конечного количества операций.

Определенность состоит в совпадении получаемых результатов независимо от пользователя и применяемых технических средств.

Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных.

В процессе разработки алгоритма решения задачи можно выделить следующие этапы:

  1. постановка задачи;

  2. математическое описание задачи;

  3. выбор и обоснование метода решения;

  4. алгоритмизация вычислительного процесса.

В задачах другого класса некоторые этапы могут отсутствовать, например, в задачах разработки системного программного обеспечения отсутствует математическое описание. Перечисленные этапы связаны друг с другом. Например, анализ результатов может показать необходимость внесения изменений в программу алгоритм или даже в постановку задачи. Для уменьшения числа подобных изменений необходимо на каждом этапе по возможности учитывать требования, предъявляемые последующими этапами. В некоторых случаях связь между различными этапами, например, между постановкой задачи и выбором метода решения, между составлением алгоритма и программированием, может быть настолько тесной, что разделение их становится затруднительным.
^ Постановка задачи

На данном этапе формулируется цель решения задачи и подробно описывается ее содержание. Анализируются характер и сущность всех величин, используемых в задаче, и определяются условия, при которых она решается. Корректность постановки задачи является важным моментом, так как от нее в значительной степени зависят другие этапы.
^ Математическое описание задачи

Настоящий этап характеризуется математической формализацией задачи, при которой существующие соотношения между величинами, определяющими результат, выражаются посредством математических формул. Так формируется математическая модель явления с определенной точностью, допущениями и ограничениями. При этом в зависимости от специфики решаемой задачи могут быть использованы различные разделы математики и других дисциплин.

Математическая модель должна удовлетворять, по крайней мере, двум требованиям: реалистичности и реализуемости. Под реалистичностью понимается правильное отражение моделью наиболее существенных черт исследуемого явления.

Реализуемость достигается разумной абстракцией, отвлечением от второстепенных деталей, чтобы свести задачу к проблеме с известным решением. Условием реализуемости является возможность практического выполнения необходимых вычислений за отведенное время при доступных затратах требуемых ресурсов.
^ Выбор и обоснование метода решения

Модель решения задачи с учетом ее особенностей должна быть доведена до решения при помощи конкретных методов решения. Само по себе математическое описание задачи в большинстве случаев трудно перевести на язык машины. Выбор и использование метода решения задачи позволяет привести решение задачи к конкретным машинным операциям. При обосновании выбора метода необходимо учитывать различные факторы и условия, в том числе точность вычислений, время решения задачи на ЭВМ, требуемый объем памяти и другие.

Одну и ту же задачу можно решить различными методами, при этом в рамках каждого метода можно составить различные алгоритмы.
^ Алгоритмизация вычислительного процесса

На данном этапе составляется алгоритм решения задачи согласно действиям, задаваемым выбранным методом решения. Процесс обработки данных разбивается на отдельные относительно самостоятельные блоки, и устанавливается последовательность выполнения блоков. Разрабатывается блок-схема алгоритма.
Блок-схемы

Для начертания схем алгоритмов используется набор символов, определяемых ГОСТ 19.701 — 90 (ИСО 5807 — 85) «Единая система программной документации». Схема, составленная из этих символов, называется блок-схемой.
^ Типовые алгоритмы

Процесс обработки данных при решении задачи, как уже упоминалось ранее, разбивается на отдельные относительно самостоятельные блоки. Рассмотрим некоторые стандартные алгоритмические конструкции.
^ Линейные вычисления

В линейной части алгоритма все операции выполняются последовательно одна за другой.

В качестве примера приведём часть алгоритма, вычисления периметра (r) и площади (S) треугольника, у которого заданы длины сторон (a, b, c).


Рис. 1. Линейный алгоритм

Ветвление

Разветвленные структуры применяются, когда в зависимости от некоторого условия необходимо выполнить либо одно, либо другое действие.

Примером может служить алгоритм выбора большего из двух значений (a, b), который используется как составная часть многих алгоритмов, таких как сортировка или поиск элементов в массиве данных.


Рис. 2. Разветвляющийся алгоритм
^ Цикл со счётчиком
Циклы со счётчиком используются в том случае, когда количество повторений определённой части алгоритм (тела цикла) может быть вычислено на момент разработки алгоритма.

Наиболее часто циклы со счётчиком используются для обработки массивов и символьных строк (которые, по сути, являются одномерными массивами, состоящими символьных элементов).

Приведём пример алгоритма удаления одного элемента массива (A) со сдвигом остальных элементов влево (рис. 3).


Рис. 3. Цикл с параметром

^ Цикл с условием

Имеется целый класс задач, при решении которых заранее определить количество повторений определённых действий затруднительно. Такие задачи решаются при помощи так называемых циклов с условием. В зависимости от взаиморасположения заголовка и тела цикла выделяют циклы с предусловием (тело цикла располагается после заголовка) и циклы с постусловием (тело цикла располагается перед заголовком).

Пример использования цикла с предусловием, использующегося при решении задачи вывода цифр, составляющих число N, представлен на рис. 4.


Рис. 4. Цикл с предусловием
Следует обратить внимание на то, что внутри цикла находится линейная часть алгоритма: операция вывода и присваивания.

Ту же самую задачу можно решить и с помощью цикла с постусловием (см. рис. 5). Однако в этом случае нужно учитывать, что тело цикла обязательно будет выполнено хотя бы один раз.

Рис. 5. Цикл с постусловием

В этом случае нужно надеяться на то, что значение N до начала работы цикла будет больше 1.

В качестве законченного алгоритма приведём пример алгоритма сортировки одномерного массива (рис. 6.).

Алгоритм состоит из нескольких частей, выполняющихся последовательно: ввод размера массива (n), ввод элементов массива (А), обработка массива, вывод элементов массива А.

Ввод элементов массива выполняется с помощью конечного цикла. Блок 3 является заголовком, а тело цикла составляет блок ввода (4).

Обработка массива выполняется также с помощью конечного цикла 5, счётчик цикла i изменяется от 1 до значения n-1. Таким образом, счётчик цикла принимает значения индексов элементов массива с первого до предпоследнего. Таким образом, тело цикла, состоящее из блоков 6, 7, 8, 9 и 10, будет выполнено для всех элементов массива, кроме предпоследнего.

Блоки 6, 7, 8, 9 и 10 составляют алгоритм с одним входом А5->6 и одним выходом А6->5 (см. рис. 6). От внешнего цикла алгоритм получает значение i. Затем в конечном цикле (блок 6) при помощи счётчика j, перебираются индексы элементов массива А начиная с i+1-го до последнего.

B7,10->6


Рис. 6. Алгоритм сортировки одномерного массива
В теле цикла 6 при помощи блока разветвления 7 сравнивается элемент с индексом i и элемент с индексом j. Если массив должен быть отсортирован в порядке убывания значений элементов, то элемент с индексом i должен быть больше элемента с индексом j, в противном случае запускается линейный алгоритм перестановки двух элементов: значение элемента А[i] сохраняется во временной переменной tmp (блок 8), значение элемента А[j] копируется в ячейку А[i] (блок 9), значение из переменной tmp записывается в ячейку А[j] (блок 10).

Завершающая часть алгоритма – вывод элементов массива является конечным циклом. Как видно из рис. 6 эта часть алгоритма имеет такую же структуру, как и часть, отвечающая за ввод элементов массива. Разница состоит лишь в использовании блока вывода, вместо блока ввода.

Можно отметить, что сложный алгоритм состоит из некоторого количества более простых алгоритмов, а те, в свою очередь, состоят из элементарных алгоритмических конструкций.
^ Разработка программы на языке Pascal
После того, как разработан вычислительный алгоритм можно приступать к его реализации на одном из языков программирования, при этом каждый блок алгоритма заменяется соответствующим оператором или конструкцией языка программирования.

Необходимо также помнить о необходимости описания всех структур хранения данных (переменных) в специальном разделе текста программы.
^ Составление и компиляция программы
В ходе синтаксического контроля программы компилятором выявляются конструкции и сочетания символов, недопустимые с точки зрения правил их построения или написания, принятых в данном языке. Сообщения об ошибках компилятор выдает в верхней, или нижней части окна с текстом программы в виде красной строки, на которой помещается код ошибки и её текстовое описание. Курсор в окне с текстом программы помещается в ту строку, в которой была обнаружена ошибка. Текст программы от начала и до места нахождения курсора был успешно скомпилирован, однако это не означает, что его не придётся изменить в процессе устранения ошибки.
  1   2   3

Похожие рефераты:

Методические указания и задания к контрольным работам для студентов...
Информатика, численные методы и компьютерная графика: методические указания и задания к контрольной работе для студентов заочного...
Вопросы к экзаменационному тестированию для групп а первого курса...

Вопросы к зачётному тестированию для групп а первого курса Предмет:...

Вопросы к экзаменационному тестированию для групп а первого курса...

Вопросы к экзаменационному тестированию для групп а первого курса...

Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности...
Программа составлена на основании базовых учебных планов по специальностей 1-310304 «Информатика» и 1-40 01 03 «Информатика и технологии...
Методические указания к выполнению графических работ по дисциплине...
Изучение раздела «Техническое черчение» курса «Инженерная и компьютерная графика» основывается на теоретических положениях начертательной...
Вопросы по курсу «Информатика и компьютерная графика»
...
Вопросы по курсу «Информатика и компьютерная графика»
...
Экзаменационные материалы Предмет: «Информатика и компьютерная графика»; для специальностей
Укажите заголовки циклов, которые не вызовут ошибки при компиляции (I: integer; r: real)

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза