Главная arrow Учебники arrow Информатика 9 класс Босова Л.Л. 2013 arrow §2.1 Решение задач на компьютере

§2.1 Решение задач на компьютере

Решение задач на компьютере, Постановка задачи, Формализация, Алгоритмизация, Программирование, Отладка и тестирование, Этапы решения задачи на компьютере, Задача о пути торможения автомобиля, Информатика 9 класс Босова, Информатика 9 класс

Чтобы решать задачи на компьютере, необходимо владеть языком программирования, обладать знаниями в области информационного моделирования и алгоритмизации.

2.1.1. Этапы решения задачи на компьютере
Решение задачи с использованием компьютера включает в себя этапы, показанные на рис. 2.1.
Этапы решения задачи на компьютере
На первом этапе обычно осуществляется постановка задачи, происходит осознание её условия. При этом должно быть чётко определено, что дано (какие исходные данные известны, какие данные допустимы) и что требуется найти в решаемой задаче. Также должны быть чётко выделены существенные свойства рассматриваемого объекта, указаны связи между исходными данными и результатами.
На втором этапе описательная информационная модель формализуется, т. е. записывается с помощью некоторого формального языка.
Для этого требуется:
 - понять, к какому классу принадлежит рассматриваемая задача;
 - записать известные связи между исходными данными и результатами с помощью математических соотношений;
 - выбрать наиболее подходящий способ для решения задачи.
На третьем этапе осуществляется построение алгоритма — чёткой инструкции, задающей необходимую последовательность действий для решения задачи. Алгоритм чаще всего представляется в форме блок-схемы ввиду её наглядности и универсальности.
На четвёртом этапе алгоритм записывается на одном из языков программирования. Вы учитесь записывать программы на языке Паскаль.
На пятом этапе осуществляется отладка и тестирование программы. Этап отладки и тестирования также называют компьютерным экспериментом.
Отладка программы — это процесс проверки работоспособности программы и исправления обнаруженных при этом ошибок. Ошибки могут быть связаны с нарушением правил записи программы на конкретном языке программирования. Их программисту помогает найти используемая система программирования; она выдаёт на экран сообщения о выявленных ошибках.
Проверка правильности разработанной программы осуществляется с помощью тестов. Тест — это конкретный вариант значений исходных данных, для которого известен ожидаемый результат.
О правильности разработанной программы свидетельствует также соответствие полученных данных экспериментальным фактам, теоретическим положениям и т. д. При этом может возникнуть необходимость уточнить разработанную математическую модель, полнее учесть особенности изучаемого объекта или процесса. По уточнённой математической модели снова составляется программа, анализируются результаты её выполнения. Так продолжается до тех пор, пока полученные результаты не будут достаточно точно соответствовать изучаемому объекту.

2.1.2. Задача о пути торможения автомобиля
Рассмотрим последовательность прохождения этапов решения задачи на компьютере (см. рис. 2.1) на примере простой задачи.
Водитель автомобиля, движущегося с некоторой постоянной скоростью, увидев красный свет светофора, нажал на тормоз. После этого скорость автомобиля стала уменьшаться каждую секунду на 5 метров. Требуется найти расстояние, которое автомобиль пройдёт до полной остановки.
Первый этап. Дано:
v0x — начальная скорость;
vx — конечная скорость (равна нулю, так как автомобиль остановился);
ах — ускорение (равно -5 м/с).
Требуется найти: sx — расстояние, которое автомобиль пройдёт до полной остановки.
Второй этап. В данной ситуации мы имеем дело с прямолинейным равноускоренным движением тела. Формула для перемещения при этом имеет вид:
Формула перемещения при прямолинейном равноускоренном движении
Упростим эту формулу с учётом того, что конечная скорость равна нулю:
Формула перемещения при прямолинейном равноускоренном движении при нулевой скорости
При ах = -5 м/с получим:
Формула перемещения при прямолинейном равноускоренном движении при ускорении -5
Третий этап. Представим алгоритм решения задачи в виде блок-схемы:
Алгоритм решения задачи в виде блок-схемы
Четвёртый этап. Запишем данный алгоритм на языке программирования Паскаль:

program n_1;
   var v0, s: real;
begin
   writeln('Вычисление длины пути торможения автомобиля'); write('Введите начальную скорость (м/с)»'); readln (v0); s := v0 * v0 / 10;
   writeln ('До полной остановки автомобиль пройдёт s:8:4,'м')
end.

Пятый этап. Протестировать составленную программу можно, используя информацию, что при скорости 72 км/ч с начала торможения до полной остановки автомобиль проходит 40 метров.
Выполнив программу несколько раз при различных исходных данных, можно сделать вывод: чем больше начальная скорость автомобиля, тем большее расстояние он пройдёт с начала торможения до полной остановки.
Применяя компьютер для решения задач, всегда следует помнить, что наряду с огромным быстродействием и абсолютной исполнительностью у компьютера отсутствуют интуиция и чувство здравого смысла, и он способен решать только ту задачу, программу решения которой ему подготовил человек.