Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Алгоритмы и основы программирования

Алгоритмы и основы программирования

Алгоритмическая структура «выбор» применяется для реализации ветвления со многими вариантами серий команд. В структуру выбора входят несколько условий, проверка которых осуществляется в строгой последовательности их записи в команде выбора. При истинности одного из условий выполняется соответствующая последовательность команд.

В алгоритмической структуре «выбор» выполняется одна из нескольких последовательностей команд при истинности соответствующего условия.

На языках программирования Visual Basic и VBA инструкция выбора начинается с ключевых слов Select Case , после которых записывается выражение ( переменная, арифметическое выражение и так далее). После ключевых слов Case заданное выражение сравнивается с определёнными значениями – записываются условия, при истинности одного из которых начинает выполняться серия команд. Заканчивается инструкция ключевыми словами End Select .

Алгоритмическая структура «выбор»

Языки программирования Visual Basic и VBA

Алгоритмическая структура «цикл»

В алгоритмическую структуру «цикл» входит серия команд, выполняется многократно. Такая последовательность команд называется телом цикла .

Циклические алгоритмические структуры бывают двух типов:

циклы со счётчиком, в которых тело цикла выполняется определённое количество раз;

циклы с условием, в которых тело цикла выполняется, пока условие истинно.

В алгоритмической структуре «цикл» серия команд (тело цикла) выполняется многократно.

Алгоритмическая структура «цикл» может быть зафиксирована различными способами:

графически – с помощью блок-схемы;

на языке программирования, например, на языках Visual Basic и VBA

с использованием специальных инструкций, реализующих циклы типа.

Цикл со счётчиком. Когда заранее известно, какое число повторений тела цикла необходимо выполнить, можно воспользоваться циклической инструкцией (оператором цикла со счётчиком) For … Next.

Языки программирования Visual Basic и VBA

For Счётчик = НачЗнач То КонЗнач Step шаг

Синтаксис оператора For … Next следующий: строка, начинающаяся с ключевого слова For , является заголовком цикла, а строка с ключевым словом Next – концом цикла, между ними располагаются операторы, являющиеся телом цикла.

В начале выполнения цикла значение переменной устанавливается

НачЗнач. При каждом проходе цикла переменная Счётчик увеличивается на величину шага. Если она достигает величины, большей КонЗнач, то цикл завершается и выполняются следующие за ним операторы.

Цикл с условием. Часто бывает так, что необходимо повторить тело цикла, но заранее не известно, какое количество раз надо это сделать. В таких случаях количество повторений зависит от некоторого условия. Такой цикл реализуется с помощью инструкции Do… Loop.

Условие выхода из цикла можно поставить в начале , перед телом цикла. Такой цикл называется циклом с предусловием .

Проверка условия выхода из цикла проводится с помощью ключевых слов While или Until. Эти слова придают одному и тому же условию противоположный смысл. Ключевое слово While обеспечивает выполнение цикла, пока выполняется условие, то есть пока условие имеет значение «истина». Как только условие примет значение «ложь», выполнение цикла заканчивается. В этом случае условие является условием продолжения цикла.

Читайте так же:
Счетчик открытия файла excel

Цикл с предусловием .

Языки программирования Visual Basic и VBA

Do While Условие

Do Until Условие

Ключевое слово Until обеспечивает выполнение цикла , пока не выполняется условие, то есть пока условие имеет значение «ложь». Как только условие примет значение «истина», выполнение цикла закончится. В этом случае условие является условием завершения цикла.

Условие выхода из цикла можно поставить в конце, после тела цикла. Такой цикл называется циклом с постусловием. Этот цикл реализуется также с помощью инструкции Do … Loop .

Проверка условия выхода из цикла проводится с помощью ключевых слов While и Until .

Цикл с постусловием, в отличие от цикла с предусловием, выполняется как минимум один раз, независимо от того, выполняется условие или нет.

Языки программирования Visual Basic и VBA

Loop While Условие

Loop Until Условие

При создании блок — схемы алгоритма нужно знать следующее

Наиболее часто употребляемые блочные символы

Пуск/Останов (блоки начала и конца алгоритма)

Указание на начало или конец алгоритма

Ввод/Вывод (блоки ввода, вывода)

Организация ввода/вывода в общем виде

Процесс (операторные блоки)

Выполнение вычислительного действия или

( можно объединить в один блок),которые изменяют значение, форму представления или размещение данных.

Условие ( условный блок)

Выбор направления выполне-ния алгоритма. Если условие,

записанное внутри ромба, выполняется, то управление передаётся по стрелке «да», в противном случае – по стрелке «нет». Таким образом, реализуется процесс изменения последовательности вычислений в зависимости от выполнения условия

Начало цикла с параметром

Используется для организации циклических конструкций с известным количеством итераций (повторений) и известным шагом изменения параметра цикла.

Внутри блока для параметра цикла указывается через запятую его начальное и конечное значение, шаг изменения. Цикл, для которого неизвестно количество повторений, записывается с помощью условного и операторных блоков.

Используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращения к библиотечным подпрограммам.

В ывод результатов на печать

Условия, которые требуют проверки при составлении блок-схемы.

Из каждого прямоугольника и параллелограмма (кроме конца алгоритма) должна выходить только одна стрелка.

В каждый прямоугольник и параллелограмм (кроме начала алгоритма) должна входить хотя бы одна стрелка.

В каждый ромб должна входить хотя бы одна стрелка, а выходить из него – две стрелки, помеченные словами «да» и «нет».

Знакомство с разработкой непосредственно программ необходимо начинать с терминологии.

Программирование (ЭВМ) – это составление программ решения различных задач на электронных вычислительных машинах; наука, занимающаяся разработкой методов и средств получения программ для ЭВМ, один из прикладных разделов теории алгоритмов, изучающий возможности и пути формализации процессов обработки информации и представления ее в виде алгоритмов и программ для ЭВМ.

Программа вычислительной машины – это описание алгоритма решения задачи, заданное на языке вычислительной машины.

Читайте так же:
Действителен счетчик если нет паспорта

Таким образом, суть процесса программирования сводится к представлению алгоритма решения задачи в виде конечного набора инструкций для вычислительной машины. Для записи этих инструкций разработаны специальные языки связи человека и ЭВМ, которые называются языками программирования.

Языки программирования являются разнообразными знаковыми системами для записи алгоритмов и выполняют две основные взаимосвязанные задачи:

служат аппаратом для задания действий, которые должна выполнять вычислительная машина,

формируют концепции, используемые программистов при составлении программы.

Первая задача использует так называемые машинные языки на основе двоичного кода. Вторая задача применяет немашинные языки высокого уровня, которые являются понятными для программиста. При этом программиста не интересует, на каком конкретном компьютере будет реализована созданная им программа, которая после соответствующей обработки действует автоматически.

Алгоритмическая структура «ветвление». Команды ветвления

В отличие от линейных алгоритмов, в которых команды выполняются последовательно одна за другой, в алгоритмические структуры ветвление входит условие, в зависимости от выполнения которого реализуется та или иная последовательность команд (серий команд).

В алгоритмической структуре ветвление та или иная серия команд выполняется в зависимости от истинности условия.

Будем называть условием высказывание, которое может быть либо истинным, либо ложным. Условие, записанное на формальном языке, называется условным, или логическим выражением.

Условные выражения могут быть простыми и сложными. Простые условия включают в себя два числа, две переменных или два арифметических выражения, которые сравниваются между собой с использованием операций сравнения (равно, больше, меньше и т.п.). Сложное условие – это последовательность простых условий, объединенных между собой знаками логических операций.

Алгоритмическая структура ветвление может быть зафиксирована различными способами: графически, с помощью блок-схем; на языке программирования с использованием специальной инструкции ветвления (оператора условного перехода).

Ветвление бывает полным и неполным.

Ifусловие thenсерия команд

Алгоритмическая структура «цикл». Команды повторения

В алгоритмические структуры цикл входит серия команд, выполняемая многократно. Такая последовательность команд называется телом цикла.

Циклические алгоритмические структуры бывают двух типов:

циклы со счетчиком, в которых тело цикла выполняется определенное количество раз;

циклы по условию, в которых тело цикла выполняется до тех пор, пока выполняется условие.

В алгоритмической структуре цикл серия команд (тело цикла) выполняется многократно.

Алгоритмическая структура цикл может быть зафиксиро­вана различными способами: графически, с помощью блок схемы; на языке программирования с использованием специальных инструкций, реализующих циклы различного типа.

Цикл со счетчиком. Когда заранее известно, какое число повторений тела цикла необходимо выполнить, можно воспользоваться циклической инструкцией (оператором цикла со счетчиком) For . Next.

Блок-схемаЯзык программирования
For Счетчик=начальное значение to конечное значение step шаг Тело цикла Next счетчик

В начале выполнения цикла значение переменной Счетчик устанавливается равным начальному значению. При каждом «проходе» цикла переменная Счетчик увеличивается на величину шага. Если она достигает величины конечного значения, то цикл завершается и выполняются следующие за ним операторы.

Читайте так же:
Openstat счетчик как отключить

Циклы с условием. Часто бывает так, что необходимо повторить тело цикла, но заранее неизвестно, какое количество раз это надо сделать. В таких случаях количество повторений зависит от некоторого условия. Условие выхода из цикла можно поставить в начале, перед телом цикла. Такой цикл называется циклом с предусловием.

Блок-схема

Разработка алгоритма

Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 798 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Билет № 16. Алгоритмическая структура «цикл». Циклы со счетчиком и циклы по условию

Способы решения многих задач часто основаны на повторении одних и тех же целей вплоть до достижения конечного результата. Повторение действий в алгоритмах называется циклом.

Алгоритмическая конструкция «Цикл»:

Пример: Вычислить 2 n , где n вводится с клавиатуры.

4. Если К=N То Вывод А: Конец

NКАК=N
Начало;
Ввод N;
К:=1: А:=2
Если К=N
А:=А*2
К:=К+1
Если К=N
А:=А*2
К:=К+1
Если К=N
А:=А*2
К:=К+1
Если К=N+
Вывод А: Конец

Билет № 17 (убрать. ). Технология решения задач с помощью компьютера (моделирование, формализация, алгоритмизация, программирование). Показать на примере задачи (математической, физической или другой).

Рассмотрим процесс решения задачи на конкретном примере:

Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью с некоторой высоты. Определить его местоположение и скорость в заданный момент времени.

1. На первом этапе обычно строится описательная информационная модель объекта или процесса. В нашем случае с использованием физических понятий создается идеализированная модель движения объекта. Из условия задачи можно сформулировать следующие основные предположения:

1) тело мало по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальной точкой;

2) скорость бросания тела мала, поэтому:

— ускорение свободного падения считать постоянной величиной;

— сопротивлением воздуха можно пренебречь.

2. На втором этапе создается формализованная модель, т. е. описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка.

Из курса физики известно, что описанное выше движение является равноускоренным. При заданных начальной скорости (V), начальной высоте (Н) и ускорении свободного падения (g = 9,8 м/с 2 ) зависимость скорости (V) и высоты (Н) от времени (t) можно описать следующими математическими формулами:

3. На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:

— создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;

— формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т. д.).

Для реализации первого пути надо построить алгоритм определения координаты тела в определенный момент времени и закодировать его на одном из языков программирования.

Второй путь требует создания компьютерной модели, которую можно исследовать в электронных таблицах. Для этого следует представить математическую модель в форме таблицы функции зависимости координаты от времени (таблицы функции , H=H+Vt-gt 2 /2 ) и таблицы зависимости скорости тела от времени (V=V-g — t).

Читайте так же:
Счетчик меркурий структура обозначения

4. Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты. Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и т. д.

5. На пятом этапе выполняется анализ полученных результатов и при необходимости корректировка исследуемой модели. Например, в нашей модели необходимо учесть, что не имеет физического смысла вычисление координаты тела после его падения на поверхность Земли.

Таким образом, технология решения задач с помощью компьютера состоит из следующих этапов:

§ 13. Структура алгоритмов

В 1969 году известным голландским ученым-нрограммистом Э. В. Дейкстрой (1930-2002) было доказано, что алгоритм для решения любой логической задачи можно составить только из структур следование, ветвление, цикл. Их называют базовыми алгоритмическими структурами. Методика программирования, основанная на этой теореме, называется структурным программированием.

С базовыми алгоритмическими структурами вы познакомились, изучая информатику в 9 классе. Там же для описания структур алгоритмов были использованы два способа: блок-схемы и учебный Алгоритмический язык (АЯ). Еще раз покажем, как изображаются базовые структуры в схемах алгоритмов и как они описываются на АЯ.

Следование — это линейная последовательность действий (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Структура «следование»

В программе на Паскале серия — это либо один отдельный оператор, либо составной оператор: последовательность операторов, заключенная в операторные скобки. Например, в языке Паскаль операторными скобками являются служебные слова Begin и End.

Ветвление — алгоритмическая альтернатива. Управление передается одному из двух блоков в зависимости от истинности или ложности условия. Затем происходит выход на общее продолжение. Вот как изображается ветвление на блок-схеме и АЯ (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Структура «ветвление»

Условие представляет собой утверждение, которое может быть либо истинным, либо ложным. Такое утверждение называется логическим выражением.

Неполная форма ветвления имеет место, когда на ветви «нет» пусто (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Неполное ветвление

Цикл — повторение некоторой группы действий по условию. Различают два типа цикла. Первый — цикл с предусловием: цикл-пока (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Структура «цикл-пока»

Пока условие истинно, выполняется серия, образующая тело цикла.

Второй тип циклической структуры — цикл с постусловием: цикл-до (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Структура «цикл-до»

Здесь тело цикла предшествует условию цикла. Тело цикла повторяет свое выполнение, если условие ложно. Повторение прекращается, когда условие становится истинным.

Теоретически необходимым и достаточным является лишь первый тип цикла — цикл с предусловием. Любой циклический алгоритм можно построить с его помощью. Это более общий вариант цикла, чем цикл-до. В самом деле, тело цикла-до хотя бы один раз обязательно выполнится, так как проверка условия происходит после завершения его выполнения. А для цикла-пока возможен такой вариант, когда тело цикла не выполнится ни разу. Поэтому в любом языке программирования можно было бы ограничиться только циклом-пока. Однако в ряде случаев применение цикла-до оказывается более удобным, и поэтому он используется.

Читайте так же:
Счетчики времени наработки поверка

Иногда в литературе структурное программирование называют программированием без GOTO — оператора безусловного перехода. Действительно, при таком подходе нет места безусловному переходу. Неоправданное использование в программе оператора GOTO лишает ее структурности, а значит, всех связанных с этим положительных свойств: прозрачности и надежности алгоритма. Хотя во всех процедурных языках программирования этот оператор присутствует, однако, с точки зрения структурного подхода, его употребления следует избегать.

Комбинации базовых структур

Сложный алгоритм состоит из соединенных между собой базовых структур. Соединяться эти структуры могут двумя способами: последовательным и вложенным.

Если блок, составляющий тело цикла, сам является циклической структурой, то имеют место вложенные циклы. В свою очередь, внутренний цикл может иметь внутри себя еще один цикл и т. д. В связи с этим вводится представление о глубине вложенности циклов. Точно так же и ветвления могут быть вложенными друг в друга.

Структурный подход требует соблюдения стандарта в изображении блок-схем алгоритмов. Чертить их нужно так, как это делалось во всех приведенных примерах. Каждая базовая структура должна иметь один вход и один выход. Нестандартно изображенная блок-схема плохо читается, теряется наглядность алгоритма. Несколько примеров структурных блок-схем алгоритмов приведены на рис. 3.8 (вместо «да», «нет» здесь использованы знаки «+» и «-», У — <условие>, С — <серия>).

  1. Вложенные ветвления. Глубина вложенности равна единице.
  2. Цикл с вложенным ветвлением.
  3. Вложенные циклы-пока. Глубина вложенности — 1.
  4. Ветвление с вложенной последовательностью ветвлений на положительной ветви и с вложенным циклом-пока на отрицательной ветви.
  5. Следование ветвления и цикла-до.
  6. Вложенные циклы. Внешний — цикл-пока, внутренний — цикл-до.
  • конструкции одного уровня вложенности записываются на одном вертикальном уровне (начинаются с одной позиции в строке);
  • вложенная конструкция записывается смещенной по строке на несколько позиций вправо относительно внешней для нее конструкции.

Рис. 3.8. Структурные схемы алгоритмов

Для приведенных на рис. 3.8 блок-схем структура текста на АЯ должна быть следующей:

Такой же способ структуризации используется и в текстах программ (например, на Паскале).

Структурное программирование — это не только форма описания алгоритма и программы, но это еще и способ мышления программиста. Размышляя над алгоритмом, нужно стремиться составлять его из стандартных структур. Если использовать строительную аналогию, то структурная методика построения алгоритма подобна сборке здания из стандартных секций, в отличие от складывания по кирпичику.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector