Примеры алгоритмов с циклами

Счетчик с циклом (арифметический цикл, цикл «для»)

К 1 сентября в школу привезли 15 новых мониторов для компьютерного класса. Составить алгоритм для робота, который будет переносить эти мониторы из машины в класс

 

 

Билет №17

1.Исполнители алгоритмов: человек, автомат, робот, компьютер. Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ). Схема выполнения программы компьютером.

 

Исполнитель алгоритма - это человек или автомат (в частности, им может быть процессор ЭВМ), умеющий выполнять некоторый, вполне определенный набор действий. Исполнителя характеризуют:

- Среда - (или обстановка) - это «место обитания» исполнителя.

- элементарные действия;

- система команд. Каждый исполнитель может выполнять команды только из некоторого строго заданного списка-системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия применимости (в каких состояниях среды может быть выполнена команда) и описаны результаты выполнения команды.

После вызова команды исполнитель совершает соответствующее элементарное действие.

- Отказы - Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается при недопустимом для нее состоянии среды.

Исполнитель ничего не знает о цели алгоритма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов «почему» и «зачем».

Все алгоритмы создаются именно для формальных исполнителей.

В отличие от формального, неформальный исполнитель всегда интересуется, зачем он выполняет то или иное действие, стремится выполнить его лучше, эффективнее (с его точки зрения).

Технические устройства (в том числе и компьютер как совокупность аппаратного и программного обеспечения) могут быть только формальными исполнителями, в этом случае результат их действий предсказуем.

Человек-пользователь не объясняет исполнителю-компьютеру свои цели и смысл команд программы. Очевидно, что компьютер и не сможет понять смысла совершаемых им действий. Более того, компьютер не обладает способностью к анализу результатов, например, относительно их соответствия постановке задачи.

Алгоритм, предназначенный для исполнителя­ компьютера, называется программой. Основой работы любого компьютера является принцип программного управления. Этот принцип заключается в том, что решение поставленной задачи реализуется в полном соответствии с программой, которая заранее составлена и введена в его память.

Работа ни одного устройства компьютера не обходится без программы и исходных данных к ней.

Не только устройства компьютера, но и каждое программное средство можно рассматривать в качестве формального исполнителя, который характеризуется своей системой команд, средой, системой отказов.

В любой программе пользовательский интерфейс можно рассматривать как среду исполнителя; сообщения об ошибочных действиях пользователя или о сбоях в работе программы или устройств компьютера ­ как систему отказов; команды управления программой (параметры команд, система меню, «горячие клавиши» и т.д.) ­ как систему команд исполнителя.

Основным исполнителем компьютера является центральный процессор. Основными его компонентами являются устройство управления (УУ) и арифметико­логическое устройство (АЛУ). Команды накапливаются в оперативной памяти, автоматически переводясь в машинные коды. Устройство управления процессора считывает из оперативной памяти команду за командой, анализирует, а затем организует ее выполнение, используя соответствующие устройства компьютера. Эти устройства выполнят соответствующие действия: напечатают на бумаге, выведут на экран, запишут на магнитный диск и т.д.

Например: пользователю необходимо отредактировать текст следующим образом:

1. Выделить символы с 1 по 15.

2. Вырезать этот фрагмент и поместить его в буфер.

3. Установить курсор на позицию после 7-го символа.

4. 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

 

1.Технология решения задач с помощью компьютера (моделирование, формализация, алгоритмизация, программирование, компьютерный эксперимент). Пример решения задачи (математической, физической или др.).

Процесс исследования поведения какого-либо объекта или системы объектов на компьютере можно разбить на следующие этапы: построение содержательной модели объекта — построение математической модели объекта — построение информационной модели и алгоритма — кодирование алгоритма на языке программирования — компьютерный эксперимент.

Лучше всего рассмотреть процесс решения задачи на компьютере на конкретном примере. Пусть мы изучаем полет пушечного снаряда. Сначала мы строим содержательную модель, в которой рассматриваем движение снаряда в поле тяготения Земли. В этой модели мы рассматриваем только те параметры, которые характеризуют движение снаряда (скорость и координаты), и отвлекаемся от других параметров (температура снаряда, его цвет и т. д.). Затем строим математическую модель.

Математическая модель всегда основана на некоторых упрощениях, и поэтому этап построения математической модели весьма ответственный, неправильно выбранная модель с неизбежностью приводит к неверным результатам. Реально существующую физическую систему опишем с помощью идеализированной математической модели. Снаряд считаем материальной точкой, сопротивлением воздуха и размерами пушки пренебрегаем, ускорение свободного падения считаем постоянным g = 9,8 м/с². Снаряд вылетает из пушки со скоростью V под углом α к горизонту.

Математическая модель описывается с помощью уравнений.

Пользуясь формулами из курса физики 9-го класса и учитывая, что по оси Х движение равномерное, а по оси Y — равноускоренное, можно получить формулы зависимости координат снаряда от времени:

х = (V cos α) t,

y =(V sin α) t - gt ²/2.

Следующим этапом является построение информационной модели и алгоритма. Здесь необходимо четко зафиксировать, какие величины являются аргументами, и какие — результатами алгоритма, а также определить тип этих величин. В нашем случае аргументами являются следующие переменные: угол вылета снаряда A, его начальная скорость V и время полета Т. Результатом являются координаты Х и Y. Все они являются переменными вещественного типа. Затем строится алгоритм, который позволяет определять значения результатов при различных значениях аргументов.

Построенный алгоритм записывается в какой-либо форме, например в виде блок-схемы.

Следующим этапом является кодирование алгоритма на языке программирования.

Теперь можно проводить компьютерный эксперимент, для этого необходимо загрузить программу в оперативную память компьютера и запустить на выполнение. Компьютерный эксперимент обязательно включает в себя анализ полученных результатов, на основании которого могут корректироваться все этапы решения задачи (математическая модель, алгоритм, программа).

В некоторых случаях можно избежать этапа построения алгоритма и создания программы, т. к. можно воспользоваться одной из многих ранее созданных программ. Такие библиотеки алгоритмов (программ) существуют практически по всем областям науки и техники.

Билет №19

1.Способы 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

Для передачи информации с помощью технических средств используются кодирующее устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника информации к виду, удобному для передачи, и декодирующее устройство, необходимое для преобразования кодированного сообщения в исходное.

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем.

Передача информации между компьютерами существует с самого момента возникновения ЭВМ. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем.

Существуют 2 способа передачи информации между компьютерами:

· С помощью носителей информации: магнитных дисков и магнитных лент, оптических дисков и т.д.(недостатки – медленный и неудобный).

· С помощью линий связи: локальных или глобальных.

Под компьютерной сетью понимают систему распределенных на территории аппаратных, программных и информационных ресурсов (средств ввода/вывода, хранения и обработки информации), связанных между собой каналами передачи данных. При этом обеспечивается совместный доступ пользователей к информации (базам данных, документам и т.д.) и ресурсам (жесткие диски, принтеры, накопители CD-ROM, модемы, выход в глобальную сеть и т.д.).

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 кемеровской 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).

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:

o высокая скорость передачи, большая пропускная способность;

o низкий уровень ошибок передачи;

o эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;

o 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.

В отдельных случаях при конструировании сети используют комбинированную топологию. Например, дерево (tree) - комбинация нескольких звезд.

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.

При конструировании сетей используют различные виды кабелей: неэкранированная или экранированная витая пара. витая пара; коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель.

Глобальные сети. На сегодняшний день их насчитывается в мире более 200. Из них наиболее известной и самой популярной является сеть Интернет.

В отличие от локальных сетей в глобальных сетях нет какого-либо единого центра управления. Основу сети составляют десятки и сотни тысяч компьютеров, соединенных теми или иными каналами связи. Каждый компьютер имеет уникальный идентификатор, что позволяет "проложить к нему маршрут" для доставки информации. Обычно в глобальной сети объединяются компьютеры, работающие по разным правилам (имеющие различную архитектуру, системное программное обеспечение и т.д.). Поэтому для передачи информации из одного вида сетей в другой используются шлюзы (gateway) - устройства (компьютеры), служащие для объединения сетей с совершенно различными протоколами обмена. Протокол обмена - это набор правил (соглашение, стандарт) передачи информации в сети. Протоколы условно делятся на базовые (более низкого уровня), отвечающие за передачу информации любого типа, и прикладные (более высокого уровня), отвечающие за функционирование специализированных служб.

Для работы в глобальной сети пользователю необходимо иметь соответствующее аппаратное и программное обеспечение.

Программное обеспечение можно разделить на два класса:

§ программы-серверы, которые размещаются на узле сети, обслуживающем компьютер пользователя;

§ программы-клиенты, размещенные на компьютере пользователя и пользующиеся услугами сервера.

Глобальные сети предоставляют пользователям разнообразные услуги

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.

 

Билет №20

 

1.Глобальная сеть Интернет и ее службы (электронная почта, доски объявлений, телекон-ференции, поисковые системы и пр.) Этические и правовые нормы работы с информацией.

Интернет — это всемирная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные и корпоративные сети. Другими словами, Интернет — это сеть сетей. В настоящее время на десятках миллионов компьютеров, подключенных к Интернет, хранится громадный объем информации (миллионы файлов, документов и т. д.) и сотни миллионов людей пользуются услугами Интернет.

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8—12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы).

Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (например, сеть корпорации Microsoft, MSN).

В каждой такой локальной или корпоративной сети должен быть по крайней мере один компьютер, который называется сервером Интернет и имеет постоянное подключение к Интернет с помощью линии связи с высокой пропускной способностью. В качестве таких “магистральных” линий связи обычно используются оптоволоконные или спутниковые линии с пропускной способностью от 1 до 100 Мбит/с.

Таким образом, основу, “каркас” Интернет составляют более двадцати миллионов серверов (на начало 1998г.), постоянно подключенных к сети. К ним, в свою очередь, могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий десятки миллионов компьютеров пользователей Интернет.

Каждый компьютер, подключенный к Интернет, имеет свой уникальный 32-битный IP-адрес. В десятичной записи этот адрес состоит их 4 чисел, разделенных точками, каждое из которых лежит в диапазоне от 0 до 255. Например, IP-адрес сервера компании “Демос” записывается как 194.87.12.13.

Компьютеры легко могут найти друг друга по числовому IP-адресу, однако человеку запомнить числовой адрес нелегко, и для удобства была введена Доменная Система Имен (DNS — Domain Name System). Эта система ставит в соответствие числовому IP-адресу уникальное имя сервера. Так, сервер компании “Демос” имеет имя www.demos.ru.

Доменные адреса присваиваются в Центре сетевой информации Интернет (InterNIC) и читаются справа налево. Крайняя правая группа букв обозначает домен верхнего уровня (в данном случае “ru”). Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные — каждой стране соответствует двухбуквенный код) и административные (трехбуквенные). В данном случае домен географический и “ru” обозначает Россию. Интересно, что давно существующие серверы могут относиться к домену “su” (СССР). Обозначение административного домена позволяет определить профиль организации, владельца сервера Интернет.

В таблице, данной ниже, приведены некоторые имена доменов верхнего уровня.

Административные	Тип организации	Географические	Страна
com	Коммерческая	са	Канада
edu	Образовательная	de	Германия
gov	Правительственная США	jp	Япония
int	Международная	ru	Россия
mil	Военная США	su	бывший СССР
net	Компьютерная сеть	uk	Англия/ Ирландия
org	Некоммерческая	us	США

Глобальная сеть Интернет привлекает пользователей своими информационными ресурсами и сервисами (услугами).

Электронная почта (E-mail) Электронная почта является наиболее распространенным сервисом Интернет, т. к. является исторически первым сервисом компьютерных сетей и не требует обязательного наличия высокоскоростных и качественных линий связи. Любой пользователь Интернет может получить свой “почтовый ящик” на одном из серверов, в котором будут накапливаться передаваемые и получаемые электронные письма.

Электронное письмо кроме текста сообщения обязательно содержит электронный адрес получателя письма. Электронный адрес записывается по определенной форме и состоит из двух частей: имя_пользователя@имя_сервера.

Имя_пользователя имеет произвольный характер и задается самим пользователем, имя_сервера жестко связано с выбором пользователем сервера, на котором он разместил почтовый ящик. К электронному письму может быть приложен файл любого типа, однако не рекомендуется, чтобы размер пересылаемого файла был слишком большим.

Для работы с электронной почтой необходимы специальные почтовые программы. Для любой компьютерной платформы существует большое разнообразие почтовых программ.

Телеконференции

В Интернет существуют десятки тысяч конференций, каждая из которых посвящена обсуждению какой-либо проблемы. Каждой конференции выделяется свой почтовый ящик на серверах Интернет, которые поддерживают работу телеконференций. Пользователи могут посылать свои сообщения на любой из этих серверов, а так как серверы периодически синхронизируются, т. е. обмениваются содержимым почтовых ящиков телеконференций, материалы конференций в полном объеме доступны на любом таком сервере.

Файловые архивы

Большое количество серверов (они называются FTP-серверы) Интернет содержат файловые архивы. Это очень удобно для пользователей, т. к. многие необходимые программы можно получить из Интернет. Файловые серверы поддерживают многие компании — производители программного обеспечения или аппаратных компонентов компьютера и периферийных устройств.

Программное обеспечение, размещаемое на таких серверах, можно разделить на две большие группы: свободно распространяемое программное обеспечение (freeware) и условно бесплатное программное обеспечение (shareware).

Как это ни странно, многие производители программного обеспечения и компьютерного оборудования заинтересованы в широком бесплатном распространении программного обеспечения.

Для поиска необходимых файлов можно использовать систему серверов Archie. Эти серверы хранят постоянно обновляемую информацию о содержимом файловых серверов.

Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) Бурное развитие сети Интернет, которое началось с начала 90-х годов, во многом обусловлено появлением новой технологии WWW. В основу этой технологии положена технология гипертекста, распространенная на все компьютеры, подключенные к сети Интернет. При использовании технологии гипертекста текст структурируется и в нем выделяются слова-ссылки. При активизации ссылки (например, с помощью мыши) происходит переход на заданный в ссылке фрагмент текста или на другой документ. Так, при активизации ссылки “технология гипертекста” произойдет переход на начало второго абзаца.

Технология WWW позволяет осуществлять переходы не только внутри исходного документа, но и на любой документ, находящийся на данном компьютере и, что самое главное, на любой документ любого компьютера, подключенного в данный момент к Интернету. Документы, реализованные по технологии WWW, называются Web-страницами.

Структурирование документов и создание Web-страниц осуществляется с помощью языка HTML (Hyper Text Markup Language). Последняя версия текстового редактора Word (Word 97) позволяет сохранять документы в формате Web-страниц. Просмотр Web-страниц осуществляется с помощью специальных программ просмотра — браузеров. В настоящее время наиболее распространенными браузерами являются Internet Explorer и Netscape Navigator.

Если компьютер подключен к Интернет, то можно загрузить один из браузеров и отправиться в путешествие по Всемирной паутине. Вначале необходимо загрузить Web-страницу с одного из серверов Интернет, затем найти ссылку и активизировать ее. В результате будет загружена Web-страница с другого сервера Интернет, который при этом может находиться в другой части света. Для поиска информации используются специальные поисковые серверы, которые содержат точную и постоянно обновляемую информацию о содержимом десятков миллионов Web-страниц.