Шпаргалка по "Информатике"

 

 

 

 

 

Билет № 15: Алгоритмическая структура "ветвление". Команда ветвления. Примеры полного и неполного ветвления При составлении алгоритмов решения разнообразных задач часто бывает необходимо обусловить те или иные предписания, т.е. поставить их выполнение в зависимость от результата, который достигается на определенном шаге исполнения алгоритма. Например, алгоритм нахождения корней квадратного уравнения с помощью компьютера должен содержать проверку знака дискриминанта. Лишь в том случае, когда дискриминант положителен или равен нулю, можно проводить вычисление корней. Алгоритм перемещения в заданный пункт по улицам города обязательно должен содержать предписание проверки сигналов светофоров на пересечениях улиц, поскольку они обусловливают движение на перекрестках. Можно привести еще много примеров подобных ситуаций, которые не имеют решения в рамках структуры "следование" (линейная алгоритмическая конструкция). По этой причине в теории алгоритмов наряду со "следованием" предлагается вторая базовая структура, называемая "ветвление". Эта структура предполагает формулировку и предварительную проверку условий с последующим выполнением тех или иных действий, реализуя альтернативный выбор. 
В словесной форме представления алгоритма "ветвление" реализуется в виде команды: 
если <ЛВ> то <Серия 1> Иначе <Серия2> 
Здесь <ЛВ> – это логическое выражение, <Серия1> – описание последовательности действий, которые должны выполняться, когда <ЛВ> принимает значение ИСТИНА, <Серия2> – описание последовательности действий, которые должны выполняться, когда <ЛВ> принимает значение ЛОЖЬ. Любая из серий может быть пустой. В этом случае ветвление называется неполным. Каждая серия может, в свою очередь, содержать команду ветвления, что позволяет реализовать не только альтернативный выбор действий. 
Если для представления алгоритма используется блок-схема, структура "ветвление" изображается так: 
Полное ветвление  
Неполное ветвление  
 
В языке программирования Turbo Pascal структура ветвления изображается оператором: 
IF (если) <ЛВ> THEN (то, тогда) <Блок1> ELSE (иначе) <Блок2>; 
Здесь <Блок1> и <Блок2> – последовательности операторов языка Turbo Pascal, заключенные в операторные скобки BEGIN..END. В данном случае представлен полный условный оператор, если ELSE отсутствует, то это неполный условный оператор. 
Рассмотрим пример использования структуры "ветвление". Одной из типичных задач информатики является задача сортировки: упорядочения по возрастанию или убыванию величин порядкового типа. Составим алгоритм и программу сортировки списка из двух фамилий, используя неполное ветвление. Алгоритм решения задачи представлен на блок-схеме.

 
Рассмотрим теперь в качестве примера использования полного  ветвления алгоритм и программу  вычисления отношения двух чисел  с блокировкой деления на ноль и выводом соответствующего сообщения на экран монитора. Алгоритм решения задачи представлен на блок-схеме.

 

 

 

 

 

Билет № 16: 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 с условием, в которых тело цикла выполняется до тех пор, пока выполняется условие.     
     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 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 (рис. 19).     
     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, представляющие собой тело цикла.     
     В начале выполнения цикла значение переменной Счетчик устанавливается равным НачЗнач. При каждом «проходе» цикла переменная Счетчик увеличивается на величину шага. Если она достигает величины КонЗнач, то цикл завершается и выполняются следующие за ним операторы.     
     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. Этот цикл реализуется с помощью инструкции Do... Loop.     
      
         Условие выхода из цикла можно поставить в начале, перед телом цикла (рис. 20) или в конце, после тела цикла (рис. 21).     
     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 до тех пор, пока выполняется условие, т. е. пока условие имеет значение истина. В этом случае условие является условием продолжения цикла. Как только условие примет значение ложь, выполнение цикла закончится. 
     
     Ключевое слово Until обеспечивает выполнение цикла до тех пор, пока не выполняется условие, т. е. пока условие имеет значение ложь. В этом случае условие становится условием завершения цикла. Как только условие примет значение истина, выполнение цикла закончится.

 

 

 

 

 

 

 

Билет №17. Исполнители команд: робот, человек, компьютер. Компьютер, как формальный исполнитель алгоритмов (программ). 
Исполнители алгоритмов. Задача составления алгоритма не имеет смысла, если не известны или не учитываются возможности его исполнителя, ведь выполнимость алгоритма зависит от того, какие действия может совершить исполнитель. Например, прочесть алгоритм решения системы линейных уравнений графическим методом сможет и первоклассник, а выполнить его, конечно же, нет. С другой стороны, малыш четырех-пяти лет не сможет прочесть правила (алгоритм) поведения за столом во время еды, но выполнить их сможет, если ему о них рассказать и показать, что они означают. Но исполнителем алгоритмов может быть не человек, а автомат. Например, исправный автомат по продаже газированной воды работает согласно разработанному специально для него алгоритму. Алгоритмом описывается работа любого механического устройства. В ряду всевозможных автоматов компьютер является лишь частным (хотя и наиболее впечатляющим) примером исполнителя, чье поведение реализуется на основе алгоритма. Более того, создание компьютеров оказало воздействие на развитие теории алгоритмов — одной из областей математики. От компьютера, как от любого другого исполнителя, требуется четкое выполнение команд алгоритма. А от нас, как от разработчиков алгоритмов работы компьютера, требуется знание и соблюдение правил их составления. Эти правила заключаются в том, что алгоритм, предназначенный для исполнения автоматом, должен обладать пятью свойствами (удовлетворять пяти требованиям). Эти требования нашли отражение и в приведенном выше определении алгоритма. Требования к алгоритму объясняются тем, что такой исполнитель не имеет своего интеллекта, его возможности всегда ограничены.  
Исполнитель Чертежник    Чертежник предназначен для построения рисунков, чертежей, графиков и т.д. на бесконечном листе бумаги. Чертежник имеет перо, которое можно поднимать, опускать и перемещать. При перемещении опущенного пера за ним остается след – отрезок от старого положения пера до нового. Всего Чертежник умеет выполнять четыре команды:  опустить перо,   поднять перо        сместиться в точку (арг вещ х, у), сместиться на вектор(арг вещ а, b). 
            По команде опустить перо Чертежник опускает перо. Если перо уже было опущено, Чертежник не выполняет никаких действий, но и отказа не происходит. Таким, образом после выполнения команды опустить перо перо оказывается опущенным (готовым к рисованию) независимо от его предыдущего положения. 
            Аналогично по команде поднять перо перо будет поднято. Выполнение этой команды тоже не может привести к отказу. 
            Команды сместиться в точку и сместиться на вектор перемещают перо Чертежника. Если при этом перо опущено, на бумаге остается след. Таким образом, эти команды позволяют строить чертежи и рисунки. 
Исполнитель Робот%  Робот действует на прямоугольном клетчатом поле. Между некоторыми клетками могут быть расположены стены. Какие-то клетки могут быть закрашены. Сам Робот всегда занимает ровно одну клетку поля.   Робот умеет выполнять всего 17 команд: 5 команд-приказов и 12 команд-вопросов. 
Команды – приказы: вверх, вниз, вправо, влево, закрасить. 
            По командам вверх, вниз, влево, вправо Робот перемещается в соседнюю клетку в указанном направлении. Если на пути оказывается стена, команда не может быть выполнена. 
            По команде закрасить Робот закрашивает клетку, в которой стоит. Если клетка уже была закрашена, она останется закрашенной, т.е. команда будет выполнена, но никаких видимых изменений не произойдет. 
Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов.( Формальное исполнение. Исполнитель ничего не знает о цели алгоритма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов «почему?» и «зачем?».) Рассмотрим процесс управления информационным процессом, в котором в качестве управляемого объекта выбран текст. Другими словами, рассмотрим информационный процесс, связанный с редактированием (изменением состояния) текста. 
Во-первых, для того, чтобы преобразовать текст, должен существовать кто-то или что-то, который эти преобразования выполняет. Иными словами, необходим исполнитель этих преобразований. 
Во-вторых, процесс преобразования текста необходимо разбить на отдельные операции, которые должны быть записаны в виде отдельных команд исполнителю. Каждый исполнитель обладает определенным набором, системой команд, которые он может выполнить. В процессе редактирования текста возможны различные операции: удаление, копирование, перемещение или замена его фрагментов. Исполнитель редактирования текста должен быть в состоянии выполнить эти операции. 
В-третьих, должно быть определено начальное состояние объекта, в данном случае текста, и его требуемое конечное состояние (цель преобразования). 
Будем говорить, что информационный процесс, обладающий всеми перечисленными выше свойствами, называется алгоритмом. Исполнитель может выполнить алгоритм, если команды алгоритма входят в систему команд исполнителя. 
Например: пользователю необходимо отредактировать текст следующим образом: Выделить символы с 1 по 15,Вырезать этот фрагмент и поместить его в буфер,Установить курсор на,позицию после 7-го символа,Вставить вырезанный фрагмент текста. 
Этот алгоритм пользователь может выполнять формально. Пользователь в процессе выполнения алгоритма на компьютере будет нажимать клавиши клавиатуры, а при работе с графическим интерфейсом с помощью мыши активизировать те или иные кнопки, пункты меню и т.д. Фактически пользователь будет давать команды объектам программной среды Windows&Office, которые и будут исполнителями алгоритма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Билет №18: технология решения задач с помощью компьютера (моделирование, формализация, алгоритмизация, программирование, компьютерный эксперимент). 
Показать на примере задачи (математической, физической или др.) 
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.  
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.  
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 (V₀), начальной высоте (Н₀) и ускорении свободного падения (g = 9,8 м/с² ) зависимость скорости (V) и высоты (Н) от времени (t) можно описать следующими математическими формулами:  
V=V₀-gt, Y = H₀ + Vt-gt²/2.  
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, например на языке Visual Basic.  
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 = H₀ + Vt-gt²/2 ) и таблицы зависимости скорости тела от времени (V = V₀ - g • t).  
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.  
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: построение описательной модели — формализация — построение компьютерной модели — компьютерный эксперимент — анализ результатов и корректировка модели. 
 
Билет № 19Способы передачи информации. Организация и структура локальных и глобальных компьютерных сетей. 
Передача информации необходима для того или иного ее распространения. Общая схема передачи такова: источник информации - канал связи - приемник (получатель) информации  
             Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем.  
           По типу используемых ЭВМ выделяют однородные и неоднородные сети. В неоднородных сетях содержатся программно несовместимые компьютеры (чаще так и бывает на практике).  
            По территориальному признаку сети делят на локальные, региональные и глобальные. Локальные сети (LAN, Local Area Network) охватывают ресурсы, расположенные друг от друга не более чем на несколько километров (чаще всего это одно-два здания и прилегающая к ним территория - например, локальная сеть школы, вуза, компьютерного клуба и т.д.). Региональные сети охватывают город, район, область, небольшую республику (например, сеть Департамента образования Пермской области). Глобальные сети охватывают всю страну, несколько стран и целые континенты (например, сеть Интернет). Иногда выделяют корпоративные сети, где важно защитить информацию от несанкционированного доступа (например, сеть Министерства обороны).  
             По методу передачи информации различают сети с коммутацией каналов, сообщений, пакетов и со смешанной коммутацией. Чаще используются сети с коммутацией пакетов.  
            В зависимости от того, являются ли все компьютеры локальной сети равноправными или имеется выделенный центральный компьютер (сервер), сети подразделяют на одноранговые, или сети с выделенным сервером. Сеть с выделенным сервером является более производительной. Вообще сервером называется узел сети, который предоставляет свои ресурсы другим узлам (компьютерам и т.д.), но сам при этом не использует их ресурсы. Клиентом называется узел сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает (часто его еще называют рабочей станцией).  
  Основными свойствами локальной сети являются:

• высокая скорость передачи, большая пропускная способность;
• низкий уровень ошибок передачи;
• эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;
• ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключаемых к сети.

Очень важным является вопрос топологии локальной сети. Под топологией компьютерной сети обычно понимают физическое расположение компьютеров  сети относительно Друг Друга и способ соединения их линиями. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможность расширения сети.

Существует три  основных топологии сети.

1. Шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи, и информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам.  
   Согласно этой топологии создается одно-ранговая сеть. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи единственная.

2. Звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи.  
Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который ложится очень большая нагрузка, поэтому он предназначен только для обслуживания сети.

2.      Кольцо (ring), при котором каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута.

Особенностью  кольца является то, что каждый компьютер восстанавливает приходящий к нему сигнал, поэтому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами.

 

 

 

Каждый компьютер, который функционирует в локальной сети, должен иметь сетевой адаптер (сетевую карту). Функцией сетевого адаптера является передача и прием сигналов, распространяемых по кабелям связи. Кроме того, компьютер должен быть оснащен сетевой операционной системой.  
Теперь поговорим о глобальных сетях. На сегодняшний день их насчитывается в мире более 200. Из них наиболее известной и самой популярной является сеть Интернет.  
Подключение к глобальной сети может осуществляться одним из способов:

• удаленный доступ по коммутируемой телефонной линии. В этом случае в распоряжении пользователя должны быть модем, который преобразует подаваемую на него компьютером цифровую информацию в аналоговый сигнал (модуляция), и телефон. Аналоговый сигнал передается по телефонной линии, а модем на принимающей стороне совершает обратное преобразование информации (демодуляцию). Скорость, с которой будет производиться обмен информацией, определяется прежде всего скоростью передачи модема пользователя и качеством телефонной линии. Для предупреждения искажения информации в процессе ее передачи и приема модем обычно работает в режиме коррекции ошибок, когда информация передается маленькими порциями, вычисляется контрольная сумма, которая также передается. Если отмечается искажение какой-то порции информации, ее передача повторяется;
• прямой доступ по выделенному каналу. Данный способ дороже, чаще его используют те или иные организации. В качестве выделенных каналов могут использоваться коаксиальные и оптоволоконные кабели, радиорелейные линии, спутниковая связь.