Способы описания алгоритмов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)»

ВОЛЖСКИЙ ФИЛИАЛ

Кафедра гуманитарные и естественнонаучные дисциплины

Методические указания к лабораторным работам
по дисциплине

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Направление подготовки

Наземные транспортно-технологические средства»

Специальность/специализация

«Подъемно-транспортные, строительные, дорожные средства и оборудование»

Квалификация (степень) выпускника специалист

Чебоксары

2017

СОДЕРЖАНИЕ

ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ. 3

Лабораторная работа №1. Разработка блок-схем алгоритмов. Ознакомление с Microsoft Visio. 5

Лабораторная работа №2.1. Программирование линейных алгоритмов. 23

Лабораторная работа №2.2. Программирование разветвляющихся алгоритмов 27

Лабораторная работа №3. Программирование циклических алгоритмов. 33

Лабораторная работа №4. Программирование с использованием массивов 38

ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Все лабораторные работы курса “Прикладное программирование” выполняются в едином порядке, в соответствии с едиными требованиями.

Порядок выполнения работы.

1. Изучить "Краткие теоретические сведения".

2. Получить у преподавателя условия задач (номер варианта).

3.Решить задачи (см. п.

4. Порядок решения задачи.).

5. Показать работу программ преподавателю.

6. Распечатать тексты полученных программ.

7.Оформить отчет (пояснительную записку) (см. п.

8. Требования к отчету).

9. Сдать отчет (пояснительную записку) преподавателю.

10.Подготовиться к ответам на контрольные вопросы.

11.Защитить работу.

Порядок решения задачи.

1. Изучить условие задачи.

2. Разработать алгоритм решения задачи.

3. Согласовать алгоритм решения задачи с ведущим преподавателем

4. Разработать порядок работы с программой.

5. Написать и ввести программу.

6. Отладить программу.

7. Скорректировать алгоритм и порядок работы программы по результатам отладки.

8. Ответить на вопросы задания (если есть).

Общие требования к программам.

Ø Программа должна выводить на терминал реквизиты авторов (фамилию, имя и группу).

Ø Программа, использующая ввод с клавиатуры, должна подсказывать пользователю, что ему делать.

Требования к отчету.

Требования к оформлению.

1. Отчет выполняется на листах формата A4 с использованием любого текстового процессора и распечатывается на принтере.

2. Титульный лист отчета выполняется по стандартной форме (см. Рисунок 1).

3. Рамка на последующих листах отчета необязательна.

4. Листы отчета необходимо скрепить.

5. Отчет должен быть подписан исполнителем.

6. Тексты программ должны содержать комментарии к использованию переменных и работе программы.

7. Тексты программ распечатываются на принтере.

Содержание отчета.

1. Титульный лист (см. Рисунок 1).

2. Цель работы.

3. Описание решений задач (см. п. 0).

4. Тексты программ (распечатки).

Порядок описания решения задачи.

Решение каждой задачи описывается в следующем порядке;

1. Условие задачи.

2.

Рисунок 1. Пример оформления титульного листа.

ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторная работа №1. Разработка блок-схем алгоритмов. Ознакомление с Microsoft Visio.

Основные сведения

Понятие алгоритма

Для составления программы, предназначенной для решения на ЭВМ какой-либо задачи, требуется составление алгоритма ее решения.

Алгоритм — это точное предписание, которое определяет процесс, ведущий от исходных данных к требуемому конечному результату. Алгоритмами, например, являются правила сложения, умножения, решения алгебраических уравнений, умножения матриц и т.п. Слово алгоритм происходит от algoritmi, являющегося латинской транслитерацией арабского имени хорезмийского математика IX века аль-Хорезми. Благодаря латинскому переводу трактата аль-Хорезми европейцы в XII веке познакомились с позиционной системой счисления, и в средневековой Европе алгоритмом называлась десятичная позиционная система счисления и правила счета в ней.

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;

• дискретностью;

• конечностью.

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.

Дискретность означает разбиение алгоритма на конечную последовательность действий или шагов при его выполнении.

Конечность означает то, что алгоритм должен выполняться за конечное время.

Для задания алгоритма необходимо описать следующие его элементы:

• набор объектов, составляющих совокупность возможных исходных данных, промежуточных и конечных результатов;

• правило начала;

• правило непосредственной переработки информации (описание последовательности действий);

• правило окончания;

• правило извлечения результатов.

Алгоритм всегда рассчитан на конкретного исполнителя. В нашем случае таким исполнителем является ЭВМ. Для обеспечения возможности реализации на ЭВМ алгоритм должен быть описан на языке, понятном компьютеру, то есть на языке программирования.

Таким образом, можно дать следующее определение программы.

Программа для ЭВМ представляет собой описание алгоритма и данных на некотором языке программирования, предназначенное для последующего автоматического выполнения.

Способы описания алгоритмов

К основным способам описания алгоритмов можно отнести следующие:

• словесно-формульный;

• структурный или блок-схемный;

• с помощью граф-схем;

• с помощью сетей Петри.

Перед составлением программ чаще всего используются словесно-формульный и блок-схемный способы. Иногда перед составлением программ на низкоуровневых языках программирования типа языка Ассемблера алгоритм программы записывают, пользуясь конструкциями некоторого высокоуровнего языка программирования. Удобно использовать программное описание алгоритмов функционирования сложных программных систем. Так, для описания принципов функционирования ОС использовался Алголоподобный высокоуровневый язык программирования.

При словесно-формульном способе алгоритм записывается в виде текста с формулами по пунктам, определяющим последовательность действий.

Пусть, например, необходимо найти значение следующего выражения:

у = 2а – (х+6).

Словесно-формульным способом алгоритм решения этой задачи может быть записан в следующем виде:

1. Ввести значения а и х.

2. Сложить х и 6.

3. Умножить a на 2.

4. Вычесть из 2а сумму (х+6).

5. Вывести у как результат вычисления выражения.

При блок-схемном описании алгоритм изображается геометрическими фигурами (блоками), связанными по управлению линиями (направлениями потока) со стрелками. В блоках записывается последовательность действий.

Данный способ по сравнению с другими способами записи алгоритма имеет ряд преимуществ. Он наиболее нагляден: каждая операция вычислительного процесса изображается отдельной геометрической фигурой. Кроме того, графическое изображение алгоритма наглядно показывает разветвления путей решения задачи в зависимости от различных условий, повторение отдельных этапов вычислительного процесса и Другие детали.

Оформление программ должно соответствовать определенным требованиям. В настоящее время действует единая система программной документации (ЕСПД), которая устанавливает правила разработки, оформления программ и программной документации. В ЕСПД определены и правила оформления блок-схем алгоритмов (ГОСТ 10.002-80 ЕСПД, ГОСТ 10.003-80 ЕСПД, ГОСТ 19.701-90).

Операции обработки данных и носители информации изображаются на схеме соответствующими блоками. Большая часть блоков по построению условно вписана в прямоугольник со сторонами а и b. Минимальное значение а = 10 мм, увеличение а производится на число, кратное 5 мм. Размер b=1,5a. Для от дельных блоков допускается соотношение между а и b, равное 1:2. В пределах одной схемы рекомендуется изображать блоки одинаковых размеров. Все блоки нумеруются. Виды и назначение основных блоков приведены в табл. 2.1

Линии, соединяющие блоки и указывающие последовательность связей между ними, должны проводится параллельно линиям рамки. Стрелка в конце линии может не ставиться, если линия направлена слева направо или сверху вниз. В блок может входить несколько линий, то есть блок может являться преемником любого числа блоков. Из блока (кроме логического) может выходить только одна линия. Логический блок может иметь в качестве продолжения один из двух блоков, и из него выходят две линии. Если на схеме имеет место слияние линий, то место пересечения выделяется точкой. В случае, когда одна линия подходит к другой и слияние их явно выражено, точку можно не ставить.

Схему алгоритма следует выполнять как единое целое, однако в случае необходимости допускается обрывать линии, соединяющие блоки.

Если при обрыве линии продолжение схемы находится на этом же листе, то на одном и другом конце линии изображается специальный символ соединитель — окружность диаметром 0,5 а. Внутри парных окружностей указывается один и тот же идентификатор. В качестве идентификатора, как правило, используется порядковый номер блока, к которому направлена соединительная линия.

Если схема занимает более одного листа, то в случае разрыва линии вместо окружности используется межстраничный соединитель. Внутри каждого, соединителя указывается адрес — откуда и куда направлена соединительная линия. Адрес записывается в две строки: в первой указывается номер листа, во второй — порядковый номер блока.

Блок-схема должна содержать все разветвления, циклы и обращения к подпрограммам, содержащиеся в программе.

Таблица 2.