Методические указания по выполнению практических работ по теме «Теоретическая информатика», дисциплина «Информатика и ИКТ», часть 1
Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВА
НИЯ ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛА
СТИ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕ
ЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕ
ДНЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБ
РАЗОВАНИЯ ВОЛОГОДСКО
Й ОБЛАСТИ
«ВОЛОГОДСКИЙ СТРОИТЕ
ЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»
Методические указания по выполнению практических работ по
те
ме «Теоретическая информатика»,
д
исциплина «Информатика и ИКТ», ч
асть 1
Вологда
2014
2
Рассмотрено на заседании предметно
–
цикловой комиссии математических,
естественно
–
научных и общепрофессиональных дисциплин.
Протокол №2 от 8.10.2014 г.
Методические указания
адресован
ы
студентам
п
рофессиональных
образовательных организаций среднего профессионального образования
при
изучении
дисциплины «Информатика и ИКТ».
Настоящ
и
е методические указания
включаю
т в себя краткий
теоретический
материал
.
Практические задачи представлены в
форме
рабочей тетради.
Включены
тесты для проверки изученного материала и задания для самостоятельной работы.
Методические указания могут быть рекомендованы к использованию
студентами
1 курса
специальностей
120701
«
Землеустройство
»
; 270802
«
Строительство и эксплуатация зданий и
сооружений
»
; 270839
«
Монтаж и
эксплуатация внутренних сантехнических устройств, кондиционирования воздуха
и вентиляции
»
;
270831 «Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и
аэродромов»
; 250401 «Технология деревообработки»
.
Авторы:
преподаватель информатики и ИКТ БОУ СПО ВО "Вологодский строительный
колледж"
Н. А. Исакова
Рецензент:
заместитель директора по учебно
-
методической работе и качеств
у
образования
Санкт
-
Петербургского государственного экономического
университета
, филиал в г. Вологде, преподаватель информатики высшей категории
И. А. Евграшина
3
О
ГЛАВЛЕНИЕ
Введение
4
Техника безопасности в компьютерном классе
5
Роль информационной деятельности в современном обществе.
Основные этапы развития информационного общества. Правовые
нормы, правонарушения в информационной деятельности, меры их
предупреждения.
7
История развития ЭВМ, поколения ЭВМ.
13
Подходы к понятию
информации и измерению информации.
Основные информационные процессы: обработка, хранение, поиск,
передача.
15
Арифметические основы работы компьютера. Системы счисления.
27
Логические основы работы компьютера.
31
Алгоритмы и способы их описания.
35
Основные алгоритмические структуры.
39
4
Введение
Методические указания разработаны в форме рабочей тетради, р
абочая
тетрадь по дисциплине «Информатика и ИКТ» разработана с учётом
обязательного
минимума содержания образования по информатике и ИКТ. В рабочей тетради
представлены практические задания для выполнения их в самой тетради или на
компьютере
по
I
и
II
разделу рабочей программы и календарно
-
тематического плана
по дисциплине «
Информатика и ИКТ»
.
Задания разделены по темам курса информатики:
«Р
оль информационной
деятельности в современном обществе
»;
«
Основные этапы развития
информационного общества
»;
«
Правовые нормы, правонарушения в
информационной деятельности, меры их
предупреждения
»;
«
История развития
ЭВМ, поколения ЭВМ
»;
«
Подходы к понятию информации и измерению
информации
»;
«
Основные информационные процессы: обработка, хранение,
поиск, передача
»;
«
Арифметические основы работы компьютера
»;
«Системы
счисления»; «
Логич
еские основы работы компьютера
»; «
Основные
алгоритмические структуры
».
Рабочая тетрадь поможет студентам в освоении теоретических понятий
информатики и ИКТ
, а преподавателю в проверке качества знаний обучаемых. Она
создана для удобной и комфортной работы н
а уроках информатики и ИКТ и во
внеурочное время.
В данной рабочей тетради предложены задания для самостоятельного
закрепления новых знаний и умений. Эта тетрадь используется для стимулирования
самостоятельного изучения нового материала.
5
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
в компьютерном классе
Находясь за компьютером, рекомендуется периодически отдыхать,
отвлекаться от экрана монитора, смотреть в окно, однако во время работы надо
быть предельно внимательным.
Во избежание несчастного случая, поражения электрическим током,
поломки оборудования, рекомендуется выполнять следующие правила:
1)
не входить в помещение, где находится вычислительная техника без
разрешения преподавателя;
2)
не включать без разрешения оборудо
вание;
3)
при несчастном случае, или поломке оборудования позвать преподавателя;
знать, где находится пульт выключения оборудования (выключатель,
красная кнопка, рубильник);
4)
не трогать провода и разъемы (возможно поражение электрическим током);
5)
не допускат
ь порчи оборудования;
6)
не работать в верхней одежде;
7)
не прыгать, не бегать (не пылить);
8)
не шуметь.
Строго запрещается:
1)
трогать разъемы соединительных кабелей;
2)
прикасаться к питающим проводам и устройствам заземления;
3)
прикасаться к экрану и тыльной сто
роне монитора;
4)
включать и отключать аппаратуру без указания преподавателя;
5)
работать во влажной одежде и влажными руками;
6)
класть диск, книги, тетради на монитор и клавиатуру.
Работать следует на расстоянии 60
-
70 см, допустимо не менее 50 см, соблюдая
пра
вильную посадку, не сутулясь, не наклоняясь; учащимся, имеющим очки для
постоянного ношения,
-
в очках.
Уровень глаз при вертикальном расположении экрана должен приходиться на
центр экрана или 2/3 его высоты.
Оптимальное расстояние глаз учащихся до
экрана монитора должно быть в пределах 0,6
-
0,7 м, допустимое
-
не менее 0,5 м.
Нельзя работать при недостаточном освещении и при плохом самочувствии.
6
Все задания выполнять только
с разрешения преподавателя.
ЧЕМ
ОПАСЕН ДЛЯ НАС
КОМПЬЮТЕР
Компьютер
-
высокотехнологичное
технически хорошо продуманное
устройство, но вместе с тем очень
опасное. Иногда опасность реальна, а
иногда, он незаметно воздействует на
Ваше здоровье и психику.
Возможные воздействия:
На зрение. Для профилактики следует
чаще моргать, периодически отвлекаться
(смотреть в окно, вдаль), делать
гимнастику для глаз. При наборе текста
стараться, как можно меньше смотреть на
монитор.
Излучение микроволновое (радиация) и
электромагнитное.
Выс
окое напряжение от 110 до 50000В
в неисправных блоках может сохраняться
длительное время, поэтому не следует
касаться токоведущих частей под
напряжением и не использовать
компьютер в сырых помещениях.
Воздействие на осанку, неправильная
организация рабочег
о места может
привести к быстрому утомлению,
искривлению позвоночника (необходима
правильная организация рабочего места и
времени, гимнастика).
Артрит (при работе с мышкой и
клавиатурой более всего задействованы
-
указательный и средний пальцы, мышцы
запя
стья и предплечья, что может
вызвать болезнь суставов)
–
необходимо
распределение нагрузки на все пальцы
(десятипальцевый
-
слепой метод
печати).
Ионизированная (наэлектризованная)
пыль
-
сильный канцероген
–
необходимо
проветривать помещение и содержать
в
чистоте.
Компьютерные игры и Интернет иногда
перерастают в психологическую
ЧЕМ ОПАСНЫ МЫ ДЛЯ
КОМПЬЮТЕРА
Не только компьютерная техника может
повредить нашему здоровью, но и мы
при
несоблюдении элементарных правил
гигиены и труда можем испортить
оборудование.
Возможные
повреждения:
Блоков компьютера
-
это царапины,
вмятины, трещины.
Механические повреждения клавиатуры
.
Стираются надписи на клавишах,
от
сильного удара клавиши "за
липают" (в
особенности пробел и ввод).
Механическое повреждение тонкого
защитного слоя экрана, касание
поверхности экрана пальцем, указкой,
ручкой, карандашом... Не желательно
протирать экран грубой тканью.
Внутренние механические повреждения,
которые мо
гут возникнуть от удара или
попадания постороннего предмета
вовнутрь. (Категорически запрещается
переносить, передвигать блоки
компьютера во включенном состоянии.)
Токопроводящая пыль, загрязнения,
влага нарушают теплопроводность блоков
и могут вывести из
строя блоки
компьютера.
Крошки, кофе, чай, скрепки... могут
попасть в компьютерные блоки и вывести
их из строя.
Бумага, положенная на вентиляционные
отверстия блоков (монитора) нарушает их
тепловой режим.
Частое включение / выключение
компьютера создает дополнительную
нагрузку на блоки компьютера.
Правильная организация рабочего места и
рабочего времени, соблюдение правил
техники безопасности превратят Ваш
компьютер в настоящего друга и
безопасного помощни
ка.
7
(компьютерную) зависимость, поэтому
следует развивать чувство самоконтроля.
«Информатика
–
это не про компьютеры,
так же как арифметика
-
не про
арифмометр, а музыка
–
не про пианино»
-
А. Левенчук.
Урок 1.
Роль информационной деятельности в современном обществе.
Основные этапы развития информационного общества.
Тест по
технике безопасности.
Проверь себя
,
насколько ты усвоил «Правила безопасности при работе в
кабинете информатики»
.
Критерии теста:
90
-
100% (
15
-
14
вопросов
)
-
оценка
5
80
-
89% (
13
-
12
вопросов
)
-
оценка
4
70
-
79% (
11
-
10
вопросов
)
-
оценка
3
69% и менее (
9
вопросов
и менее
)
-
оценка
2
№1.
Разрешено ли входить в
кабинет
в грязной обуви и верхней одежде?
1) да
2) нет
№2.
При появлении запаха гари или странного звука необходимо
1)
п
родолжить работу за компьютером
2
)
сообщить об этом
преподавателю
3)
немедленно покинуть
кабинет
№3.
Как следует нажимать на клавиши?
1)
с усилием и ударом
2)
плавно
№4.
Разрешается ли приносить в
кабинет информатики
продукты питания и
напитки?
1)
да, только в том случае, если
сильно хочется, есть или пить
2)
нет
3)
да
№5.
Разрешается ли включать или подключать какое
-
либо оборудование в кабинете
информатики без разрешения
преподавателя
?
1)
нет
2)
да
№6.
Что нужно сделать
по окончании работы за компьютером?
1)
привести в порядок рабочее место, закрыть окна всех программ, задвинуть
кресло, сдать
преподавателю
все материалы, при не
обходимости выключить
компьютер
2)
расписаться в журнале учета рабо
ты пользователей за
компьютером
3)
покинуть кабинет
4)
выключить компьютер
№7.
Ваши действия при пожаре
1)
прекратить работу, под руково
дством
преподавателя
покинуть кабинет
8
2)
немедле
нно покинуть
кабинет информатики
3)
выключ
ить компьютер и покинуть
здание
4)
вызвать пожарную охрану
№8.
Разрешается ли касаться экрана монитора?
1)
нет
2)
да
№9.
Нужно ли выключать компьютер по окончании работы?
1
)
да, при необходимости
2)
да
3)
нет
№10.
Какое воздействие на человека оказывают компьютеры?
1) Вызывают усталос
ть и снижение работоспособности
2
) Плохо влияет на зрение
3) Человек получ
ает определенную дозу излучения
4) Вызывает расстройство желудка
№11. На каком расстоянии от монитора должен р
аботать
студент
за
компьютером?
1) 15
-
20 см
2) 50
-
70 см
3) Меньше 40 см
4) 90
-
110 см
№12. Каким огнетушителем нужно пользоваться при загорании аппаратуры?
1) Воздушно
-
пенный огнетушитель
2) Пенный огнетушитель
3) Углекислотный огнетушитель
4) Порошко
вый огнетушитель
№13. Что обязан сделать
студент
, если в кабинете вычислительной техники
возникла чрезвычайная ситуация?
1
) Делать то же, что все делают
2) Спокойно
ожидать указания преподавателя
3
) Медленно покинуть кабинет
4
) Сообщить учителю о ситуации
№14. Если студент неоднократно нарушает инструкцию по технике безопасности,
то…
1
) Не допускается до занятий
2)
Должен пройти снова инструктаж
3
) Получает двойку
4) Восстанавливает ущерб, который он причинил
№15.
Физические упражнения при работе за компь
ютером рекомендуется делать
через каждые…
1) 25 минут
2) 45 минут
3) 1 час
4) Можно не делать
Информационная деятельность человека
Задание
.
Запишите
определения
9
Информация
(
в переводе с латинского informatio
-
разъяснение, изложение)
–
Информатика
–
Информационные процессы
–
Информационные технологии
–
Информационная система
-
Информационное общество
-
Перечислить
основные черты информационного общества:
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
___________________________________________
____________________________
___________________________________________________________________
Используя теоретический материал, расположенный
ниже
, заполните
следующую таблицу:
Революция
Время появления
Основные
изобретения
Глобальные
изменения
Роль и значение информационных революций
На заре цивилизации человеку было достаточно элементарных знаний и
первобытных навыков. По мере развития общества участие в информационных процессах
требовало уже не только индивидуальных, но и коллективных знаний и
опыта, способст
-
вующих правильной переработке информации и принятию необ
ходимых решений. Для
10
этого человеку понадобились различные устройства. Этапы появления средств и методов
обработки ин
формации, вызвавших кардинальные изменения в обществе, оп
ределя
ются
как
информационные революции
. При этом обще
ство переходит на более высокий уровень
развития и обретает
новое качество. Информационные
революции определяют
переломные моменты во всемирной истории, пос
ле которых начинаются новые эта
пы
развития
цивилизации, появ
ляются и развиваются принципи
ально новые технологии.
Первая информационная рево
люция
связана с изобретением письменности,
обусловившей ги
гантский качественный скачок в развитии цивилизации. Появилась
возможность накопления знаний в
письменной форме для передачи их
следующим
поколениям. С пози
ций информатики это можно оце
нить как появление качественно
нового (по сравнению с устной фор
мой) средств и методов накопления информации.
Вторая информационная рево
люция
(середина XI века)
началась в эпоху
Возрождения и связана с изобретением книгопечатания, из
менившего человеческое
общество, культуру и организацию деятель
ности самым радикальным образом.
Книгопечатание является одной из первых информационных технологий. Человек не
просто п
олучил новые средства накопления, систематизации и тиражирования
информации. Массовое распространение печат
ной продукции сделало культурные
ценности общедоступны
ми, открыло возможность самостоятельного и целенаправлен
-
ного развития личности. С точки зрен
ия информатики значение этой революции в том,
что она выдвинула более совер
шенный способ хранения информации.
Третья информационная рево
люция
(конец XIX века) связана с изобретением
электричества, благодаря которому появились те
леграф, телефон и радио,
позво
ляющие
оперативно передавать информацию в любом объеме. По
явилась возможность обеспечить
более оперативный обмен инфор
мацией между людьми. Этот этап важен для
информатики прежде всего тем, что ознаменовал появление средств информационной
коммуникац
ии.
Четвертая информационная революция
(70
-
е годы XX столет
ия) связана с
изобретением микропроцессорной технологии и появлением
персональных
компьютеров.
Это стимулировало переход от механических и электрических средств
преобразования информации к электрон
ным, что привело к миниатюризации узлов,
устройств, приборов, машин и появлению программно
-
управляемых устройств и
процессов. На микропроцессорах и интегральных схемах стали создаваться компьютеры,
компью
терные сети, системы передачи данных (информационно
-
комму
никационные
системы) и т. д. Благодаря этой революции чело
вечество впервые за всю историю своего
развития получило средство для усиления собственной интеллектуальной деятель
ности.
Этим средством является компьютер.
Толчком к четвертой информационн
ой революции послужило изобретение в
середине 40
-
х годов XX века электронно
-
вычисли
тельных машин (ЭВМ). Дальнейшие
работы по усовершенство
ванию принципов их работы и элементной базы, то есть состав
-
ляющих частей, обусловили появление микропроцессорной те
хнологии, а затем и
персональных компьютеров. Для более наглядного представления о связи этих процессов
рассмотрим и сопоставим достижения в области компьютерной техники, в ре
зультате
которых происходила смена поколений компьютеров (табл. 1.1).
Как видно
из таблицы, появление нового типа ЭВМ определя
лось изобретением новой
элементной базы. С позиций информа
тики четвертую информационную революцию
можно связать с появлением ЭВМ четвертого поколения
—
персонального компью
тера,
позволяющего решать проблему
хранения и передачи ин
формации на качественно новом
уровне.
11
Информационная революция, происшедшая в 70
-
х годах, привела к тому, что
человече
ская цивилизация к началу XXI столетия оказалась в со
стоянии перехода от
индустри
альной фазы своего развития к и
нформационной.
Задание
.
Поставь
те
соответствие, какому информационному процессу
соответствует определенное
действие
Информационный процесс
Действие
Решение какой
-
либо задачи
Сбор
Просмотр телевизора
Разговор по телефону
Передача
Написание изложения
Рисование
Хранение
Звонок телефона
Прослушивание музыки
Обработка
Покупка продуктов
Виды
информации
Информацию можно разделить на виды по нескольким признакам:
По способу
восприятия
По форме
представления
По назначению
ИНФОРМАЦИЯ
12
Свойства
информации
Информация обладает следующими свойствами:
Задание
.
Перечислите действующие нормативные документы (законы),
регулирующие информационные процессы современного общества.
Федеральный закон от 27.07.2006 N
149
-
ФЗ (ред. от 21.07.2014) "Об
информации, информационных технологиях и о защите информации"
Статья 16.
_____________________________________________________________
______________________________________________________________________
Уголовный кодекс РФ (УК РФ) от 13.06.1996 N 63
-
ФЗ
Глава 28.
Преступления в сфере компьютерной информации
Статья 272. ____________________________________________________________
______________________________________________________________________
Статья 273. ____________________________________________________________
______________________________________________________________________
13
Статья 274. _____________________________
_______________________________
______________________________________________________________________
Урок 2.
История развития ЭВМ
Задание
.
Используя теоретический материал, расположенный
в 3
презентациях
, заполните следующую таблицу:
Образец таблицы:
Век, год
Изобретения
Кто изобрел
Где изобрели
(страна, город)
История развития
(
Презентация
I
).
1)Изобретение письма
2)Почта
3)Печатное дело
4)Первая библиотека
5)Книгопечатание
6)Книгопечатание в
России
7)Периодическая печать
(газеты)
8)Телеграф
9)Телефон
10)Радио
11)Фотография
12)Кинокамера
13)Телевизор
14)Цветное телевидение
История развития вычислительных средств
(
Презентация
II
).
Изобретения:
1.
Абак
2.
Дж.Непера
3.
В.Шиккарда
4.
Б.Паскаля
5.
Г.Лейбница
6.
Е.Якобсона
7.
К.Томаса
8.
Ч.Беббиджа
9.
Д.Буля
10.
В.Буняковского
11.
П.
Чебышева
12.
Т.Однера
13.
У.Берроуза
14.
Д.Томсона
15.
М.Бонч
-
Бруевича
16.
Принцип Д.Неймана
17.
А.Тьюринга
18.
Д.Эккерта (
ENIAC)
19.
С.Лебедева
20.
Н.Винера
21.
Д.Нейман (
MANIAK)
22.
БЭСМ
Поколения ЭВМ
(
Презентация
III
, прочитать
)
Домашнее задание
14
a)
Найдите информацию в Интернете, к
акой вклад внесли эти люди в
развитие
современного общества?
Гэри Беккер
__________________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________
______________
Саймон Кузнец
__________________________________________________________
___
_______________________________________________________
__________________________________________________
_____
Эдвард Денисон
__________________________________________________________
__________________________________________________________
______________
____________________________________
_____
Теодор Шульц
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________
_____
b)
Привести
примеры получения, хранения, передачи, обработки, использования
информации
. Заполнить таблицу:
Получение информации
Хранение информации
Передача информации
Обработка информации
Использование информации
Контрольные вопросы:
1)
Что такое
информация?
2)
Какие способы и органы чувств использует человек при восприятии информации?
3)
Какие виды информации используются в компьютере?
4)
Перечислите основные информационные процессы.
5)
Какое место занимает информация и информационные процессы в деятельности
человека?
6)
Какая наука называется информатикой? В чем заключаются ее основные задачи?
7)
Что такое информационные технологии?
15
8)
Приведите примеры использования информационных и коммуникационных
технологий.
9)
В чем заключается принцип кодирования числовой
информации в ПК?
10)
В чем заключается принцип кодирования нечисловой информации в ПК?
11)
Какие системы счисления используются в компьютерной технике? Почему?
12)
Перечислите основные этапы развития ЭВМ.
Раздел 2. Информация и информационные процессы.
Урок 3,4,5
.
Подходы к понятию информации и измерению информации.
Основные информационные процессы: обработка, хранение, поиск, передача.
Существует три основные интерпретации понятия "информация". Научная
интерпретация.
Информация
-
исходная общенаучная категория, от
ражающая структуру
материи и способы ее познания, несводимая к другим, более простым понятиям.
Абстрактная интерпретация.
Информация
-
некоторая последовательность символов,
которые несут как вместе, так в отдельности некоторую смысловую нагрузку для
испол
нителя. Конкретная интерпретация. В данной плоскости рассматриваются
конкретные исполнители с учетом специфики их систем команд и семантики языка. Так,
например, для машины
информация
-
нули и единицы; для человека
-
звуки, образы, и т.п.
Подходы к понятию
информации и измерению информации.
Содержательный подход к измерению информации.
Сообщение
________________________________________________________________
_____________
_____________________________________________________________________________
______________________________________________________________
Сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения
являются для него новыми и по
нятными
.
Информация
-
знания человека?
С
ообщение
должно быть информативно. Если сообщение не информативно, то количество
информации с точки зрения человека 0. (Пример: вузовский учебник по высшей
математике содержит знания, но они не доступны 1
-
класснику
)
.
N = 2
I
,
где N
–
количество возможных событий, I
–
количество информации.
Задача.
Сколько бит информации несет сообщение о том, что из колоды карт достали даму
пик?
Решение: 322
I
,
т.е.
I
5 бит
Алфавитный подход к измерению информации
не связывает количество
информации
с содержанием сообщения. Алфавитный подход
-
объективный подход к измерению
информации. Он удобен при использовании технических средств работы с информацией,
т.к. не зависит от содержан
ия сообщения. Количест
во информации
зависит от объема
текста и мощности алфавита. Ограничений на
максимальную
мощность алфавита нет, но
есть достаточный алфавит мощностью 256 символов. Этот алфавит используется для
представления текстов в компьютере. Поскольку 2562
8
, то 1символ несет в те
ксте 8 бит
информации.
16
Алфавит
–
Мощность алфавита
–
N=2
i
,
где N
–
мощность алфавита, количество символов в алфавите,
i
-
информационный вес каждого символа, измеряется в битах.
I
–
информационный объем те
кста, высчитывается по формуле:
I=K*i,
где К
–
количество символов в тексте.
Чем большее количество знаков в алфавите, тем большее количество информации
несет 1 знак алфавита.
Вероятностный подход к измерени
ю
информации
. Все события происходят с
различной вероятностью, но зависимость ме
жду вероятностью событий и количеством
информации, полученной при совершении того или иного события можно выразить
формулой которую в 1948 году предложил Шеннон.
I
-
количество информации
N
–
количество возможных событий
p
i
–
вероятности отдельных событий
Количество информации
-
БИТ
–
Представление
информации на компьютере
Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав прогноз погоды,
можно записать его в компьютер, чтобы затем воспользоваться им. В компьютер
можно
поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том как вы провели каникулы. Но
ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.
Компьютер
-
это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может
работать то
лько с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди
умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой
информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может
делать с ними все, ч
то угодно. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом",
17
то есть представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются
сигналами.
Вся информация
,
с которой работает компьютер
,
кодируется числами. Независимо
от того, графическая, текстовая или звуковая эта информация, что бы ее мог обрабатывать
центральный процессор она должна тем или иным образом быть представлена числами.
Представление текстовых данных
система кодировки
ASCII
(American Standard Code for Information Interchange
-
американский стандартный код для обмена информации):
1 символ 8 бит 1
байт
система кодировки
UNICODE
(16
-
разрядное кодирование символов):
1 символ
16 бит 2 байта
Единицы измерения информации:
Чтобы закодировать все символы
,
нужна комбинация из 8 нулей и единиц,
подобный набор
называют двоичным кодом и это составляет
1 байт 8 бит 1 символ.
1 Кб(килобайт)
байт
1 Мб(мегабайт)
Кб
байт
1 Гб(гигабайт)
Мб
Кб
байт
1
Тб(терабайт)
Гб
Мб
Кб
байт
Кодирование текстовой информации
Количество информации
определяется по формуле
N
=2
i
, где
N
–
мощность (размер) алфавита,
i
–
объем
одного символа (бит)
Объем
V
=
K
*
I
, где
K
–
количество символов в сообщении
,
I
–
объем одного
символа
K
=
x
*
y
*
M
,
где х
–
количество строк,
y
–
количество символов в строке, М
–
количество страниц
V
(объем)
ν
(
скорость)*
t
(время)
Кодирование графической информации
Количество информации определяется по формуле
К2
b
, где
K
–
количество
цветов (информации),
b
-
битовая глубина цвета.
Минимальный объем видеоизображения
V
min
=
b
*
M
*
N
?
Где
M
,
N
–
размеры
экрана.
18
Кодирование звуковой информации
Для записи и обработки аналогового сигнала с выхода микрофона
осуществляется его оцифровка с помощью
аналого
-
цифрового преобразователя.
При этом объем файла в битах
равен
�
=
�
∗
�
∗
�
,
где
�
�����
−
частота
квантования
,
�
�����
−
разрядность
квантования
по
величине
(
число
ступенек
)
,
�
−
время
записи
.
Кодирование видеоинформации
Видеоинформация включает в себя последовательность кадров и звуковое
сопровождение. Так как объем звуковой составляющей видеоклипа можно
пренебречь, то объем видеофайла примерно равен произведению количества
информации в каждом кадре на число кадров.
Число
кадров вычисляется как
произведение длительности видеоклипа
∆
�
на скорость кадров
�
, то есть их
количество в 1 с:
�
=
ܰ
∗
ܯ
∗
�
∗
�
∗
∆
�
.
При разрешении 800
*
600 точек, разрядности
цвета С16, скорости кадров
�
=
25
кадров/с, видеоклип длительностью 30с будет
иметь объем:
�
=
800
∗
600
∗
16
∗
25
∗
30
=
576
∗
10
7
(
Уит
)
=
72
∗
10
7
(
Уайт
)
=
687
МУайт
Задачи по теме «Кодирование текстовой информации»
Задание
.
Замени знак вопроса числами.
1)
?
К
байт
?
байт 110592 бита __________
_______________________________
_______________________________________________________________________
2) 123 Кбайта
?
байта
?
бита
__________________________________________
_______________________________________________________________________
3)
?
Гбайта
?
Мбайта 7340032 Кб
айта
____________
______________________
_______________________________________________________________________
4)
?
Мбайта
?
Кбайта 3145728 байта
?
бита
___________________________
_______________________________________________________________________
Задание
. Закодируй слова кодами
ASCII
.
1
)
Я изучаю информатику.
__________________________________________________________________
_____
19
2
)
Goodmorning
!
__________________________________________________________________
_____
1.
Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст записан на
русском языке, а второй на языке племени Нагури, алфавит которого состоит из
16 символов. Чей текст несет б
ольшее количество информации?
Решение
V
=
K
*
I
(
информационный объем текста равен произведению числа символов на
информационный вес одного символа).
Т.к. оба текста имеют одинаковое число символов (К), то разница зависит от
информативности одного символа
алфавита (
I
).
2
�
1
=
32
,
т
.
е
.
а1
=
_
_
_
_
_
_
_
Уит
,
2
�
2
=
16
,
т
.
е
.
а2
=
_
_
_
_
_
_
_
Уит
,
�
1
=
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
Уит
,
�
2
=
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
Уит
.
Значит
,
текст, записанный на русском языке
,
в
____
раза несет больше информации.
2.
Объем сообщения, содержащего 1024 символов, составил 1/512 часть Мбайта.
Определить мощность алфавита.
Решение
V
=
________________________________
бит.
-
Перевели в биты информационный
объем сообщения
I=V/K=
____________________________
бит
-
Приходится на
один символ алфавита
2
16
=
__________________________
символов
-
Мощность использованного алфавита
Именно такой алфавит используется в кодировке
UNICODE
,
который должен
стать международным стандартом для представления символьной
информации в
компьютере.
Задание
.
Распечатка двух печатных листов на принтере занимает 24 секунды.
Скорость печати составляет 90 символов в секунду. Сколько символов на одном
печатном листе?
Решение
t
(время)24 сек
,
время печати двух листов,
тогда одного
______
сек.,
�
(скорость)90 симв/сек, воспользуемся формулой
V
(объем)
�
∗
�
=
______________________
символов на одном печатном листе.
Задание
.
Ёмкость одного печатного листа составляет 64 Кбайта. Сколько времени (в
мин) потребуется для распечатки 3 листов на матричном пр
интере при скорости
печати 92 симв/сек?
Решение
Воспользуемся формулой
V
(объем)
�
(
скорость
)
∗
�
(
время
)
V
64 Кбайта ______________________________ байт,
20
�
=
92
симв/сек ____________________ байта/сек
Значит,
�
=
=
________________________
сек
=
___________
________________________________________
мин
,
время печати одного листа, тогда для печати 3 листов ___________________ мин.
Задание
.
1)
Сколько информации можно записать в тетрадь на 12 листов? 1 строка 31 байт,
1 лист 40 строк.
Ответ
:
_________________________
_________________
_____________________
2)
Сколько информации можно напечатать на листе А4? 1 строка 10 байт, 1 лист
50 строк.
Ответ:
_______________________
_______________________________
_________
3
)
Сколько бит в пословице «Без т
руда не выловишь и рыбку из пруда»?
Ответ
: ____________________
____________________________________________
3)
Сколько байт в слове «Информатика»?
Ответ:
_______________________
____
_____________________________________
5
)
Сколько Кбайт во фразе «Учиться, уч
иться и еще раз учиться»?
Ответ
: _____________
___________________________________________________
Задачи по теме «Кодирование
графической
информации»
Задание
.
Какой объем памяти в Кбайтах необходим для хранения восьмицветного
изображения, если на экране 600×800 точек?
Решение
К8,
2
b
= 8
2
b
=2
3
b
=3
M
=600,
N
=800
V
min
=
b
*
M
*
N
= _______________________________________
бит
______________________________ байт ___________________________ Кбайт
Задание
.
Изображение на экране
монитора состоит из 256 строк по 256 символов.
Какой объем памяти необходим для запоминания одного двухцветного
изображения?
Исходные данные задачи:
K
=2,
M
=256,
N
=256
2
b
= 2
2
b
= 2
1
b
=1
, т.к. 1 символ равен 1 байту, значит
M
*
N
65536 байт
V
min
=
b
*
M
*
N
=
_____________________________ байт ______________ Кбайт
21
Задачи по теме «Кодирование
звуковой
информации»
Задание
.
Подсчитать, сколько места будет занимать одна минута цифрового звука
на жестком диске или любом другом цифровом носителе, записанного с
частотой
а) 44,1 кГц; б) 11 кГц; в) 22 кГц; г) 32 кГц и разрядностью 16 бит.
Решение
а) если записывают моносигнал с частотой 44,1 кГц, разрядностью 16 бит (2 байта),
то каждую минуту аналого
-
цифровой преобразователь будет выдавать
441000*2*60529000 байт (примерно 5 Мб) данных об амплитуде аналогового
сигнала, который в компьютере записыв
аются
на жесткий диск. Если записывают
стереосигнал, то 1058000 байт (около 10 Мб).
Для частот 11, 22, 32 кГц расчеты производятся аналогично.
б)
11 кГц
Ответ
: _____________________________________________________________
_________________________________
_________________________________
в) 22 кГц
Ответ
: _____________________________________________________________
__________________________________________________________________
г) 32 кГц
Ответ
: ___________________________________________________________
__
__________________________________________________________________
Задание
.
Какой информационный объем имеет моноаудиофайл, длительность
звучания которого 1 секунда, при среднем качестве звука (16 бит, 24 кГц)?
Решение
16 бит * 24000 ____________ бит
____________ байт ____________ Кб.
Задание
.
Рассчитайте объем стереоаудиофайла длительностью 20 сек при 20
-
битном
кодировании и частоте дискредитации 44,1 кГц.
Решение
20 бит * 20 * 44100 * 2 _______________ бит __________________ байт
__________________________ Мб.
Домашнее задание
1)
Переведите из одной единицы измерения в другую:
5 байт
бит
8 килобайт
байт
22
1 мегабайт
байт
88 бит
байт
5120 терабайт
гигабайт
9 байт
бит
18 килобайт
байт
4 мегабайта
байт
152 бита
байт
25 байт
бит
30 килобайт
байт
9 мегабайт
байт
6 килобайт
бит
288 бит
байт
5242880 терабайт
килобайт
2)
Приведите примеры информационных сообщений, которые несут 1 бит
информации.
Решение задач
№ 1
.
Каждая страница учебника содержит 40
строк, в каждой строке
–
60 символов.
Учебник состоит из 176 страниц. Определите информационный объем учебника
(
один символ равен одному байту
).
Содержательный подход к измерению информации (равновероятные события).
1)
Вы подошли к светофору, когда горел желтый свет. После этого загорелся
зеленый. Сколько информации вы при этом получили?
23
2)
Вы подошли к светофору, когда горел красный свет. После этого загорелся
желтый. Сколько информации вы при этом получили?
3)
Группа
школьников пришла в бассейн, в котором 4 дорожки для плавания. Тренер
сообщил, что группа будет плавать по 3 дорожке. Сколько информации получили
школьники?
4)
При угадывании числа в диапазоне от 1 до n было получено 7 бит информации.
Чему равно n?
5)
Со
общение о том, ваш друг живет на 10 этаже, несет 4 бита информации. Сколько
этажей в доме?
6)
В коробке лежат 6 разноцветных фломастеров. Какое количество информации
содержит сообщение, что из коробки достали синий фломастер?
7)
Какое количество информации несет сообщение: «Встреча назначена на
сентябрь»?
8)
Какое количество информации несет сообщение о том, что встреча, планируемая
на январь, назначена на 15 число?
24
9)
Какое количество информации несет сообщение о том, что вст
реча назначена на
23 октября в 15 часов?
Содержательный подход к измерению информации (разновероятные события).
10)
За 2 года Сергей получил по математике 100 оценок. Из них 60 пятерок, 30
четверок, 8 троек и 2 двойки. Допуская, что такое распределение оценок
сохранится и в дальнейшем, вычислить вероятность получения каждой из оценок.
11)
В ящике лежат 20 шаров. Из них 10 черных, 5 белых, 4 желтых и 1 красный.
Какое количество информации несет сообщение о том, что из ящика случайным
образом достали черный (белый, желтый, красный) шар?
Какое количество информации несет сообщение о том, что
из ящика случайным
образом достали какой
-
нибудь шар?
12)
За четверть ученик получил 100 оценок. Сообщение о том, что он получил
четверку, несет 2 бита информации. Сколько четверок получил за четверть
ученик?
25
13)
На остановке останавливаются автобусы с
разными номерами. Сообщение о
том, что к остановке подошел автобус с номером «5» несет 4 бита информации.
Вероятность появления на остановке автобуса с номером «13» в 2 раза меньше,
чем вероятность появления автобуса с номером «5». Сколько информации несе
т
сообщение о появлении на остановке автобуса с номером «13»?
Решение задач
1)
Сообщение, записанное буквами из 64
-
символьного алфавита, содержит 20
символов. Какой объем информации оно несет?
2)
Племя Мульти имеет 32
-
символьный алфавит. Племя Пульти
–
64
-
символьный.
Вожди племен обменялись письмами. Письмо племени Мульти содержало 80
символов, а письмо племени Пульти
–
70 символов. Сравните объем информации,
содержащейся в письмах.
3)
Для записи текста использовался 256
-
символьный алфавит. Каждая
страница
содержит 30 строк по 70 символов в строке. Какой объем информации содержат 5
страниц текста.
26
4)
Для записи сообщения использовался 64
-
символьный алфавит. Каждая страница
содержит 30 строк. Все сообщение содержит 8775 байтов информации и занимает
6
страниц. Сколько символов в строке?
5)
Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 16
-
ти
символьного алфавита, если его объем составил 1/16 часть Мбайта.
6)
Сообщение занимает 2 страницы и содержит 1/16 Кбайта
информации. На каждой
странице записано 256 символов. Какова мощность используемого алфавита.
7)
Пользователь вводит текст с клавиатуры со скоростью 90 знаков в минуту. Какое
количество информации будет содержать текст, который он набирал 15 минут, при
и
спользовании стандартной кодировки компьютера?
8)
ДНК человека (генетический код) можно представить себе как некоторое слово в
4
-
буквенном алфавите, где каждой буквой помечается звено цепи ДНК,
или
нуклеотид. Сколько информации содержит ДНК человека, соде
ржащая
примерно 1,5 * 10
23
нуклеотидов?
Самостоятельная работа
по вариантам (
___ вариант
)
Оценка
________________________ /____________________ /
27
Урок 6
,7,8
.
Арифметические основы работы компьютера. Системы счисления.
Вся информация, которую
обрабатывает компьютер
,
должна быть
представлена двоичным кодом с помощью двух цифр 0 и 1. Эти два символа принято
называть двоичными цифрами или битами. С помощью двух цифр 0 и 1 можно
закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере
обязательно должно
быть организованно два важных процесса:
кодирование и
декодирование.
Кодирование
–
преобразование входной информации в форму, воспринимаемую
компьютером, т.е. двоичный код.
Декодирование
–
преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную
человеку.
С точки зрения технической реализации использование двоичной системы
счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем
применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в
виде последовательности нулей и единиц
, если представить эти значения как два
возможных устойчивых состояния электронного элемента:
0
–
отсутствие электрического сигнала;
1
–
наличие электрического сигнала.
Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования
–
длинные
коды. Но в
технике легче иметь дело с большим количеством простых элементов,
чем с небольшим числом сложных.
Вам приходится постоянно сталкиваться с устройством, которое может
находится только в двух устойчивых состояниях: включено/выключено. Конечно же,
это хорошо з
накомый всем выключатель. А вот придумать выключатель, который
мог бы устойчиво и быстро переключаться в любое из 10 состояний, оказалось
невозможным. В результате после ряда неудачных попыток разработчики пришли к
выводу о невозможности построения компьют
ера на основе десятичной системы
счисления. И в основу представления чисел в компьютере была положена именно
двоичная система счисления.
Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую
очередь, зависит от вида информации, а именно, чт
о должно кодироваться: числа,
текст, графические изображения или звук.
Для записи информации о количестве объектов используются числа. Числа
записываются с использование особых знаковых систем, которые называют
системами
счисления.
Система счисления
–
совокупность приемов и правил для записи чисел
цифровыми знаками.
Все системы счисления делятся на две большие группы
ПОЗИЦИОННЫЕ
НЕПОЗИЦИОННЫЕ
.
Пример:
Пример:
28
Основание позиционной системы счисления
–
количество знаков
или
символов,
используемых для изображения числа в данной системе.
В настоящее время наиболее распространены:
Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую
1.
Перевод из 2, 8, 16 с.с. в 10 с.с.
Для того, чтобы перевести число в десятичную
систему, необходимо справа налево
пронумеровать разряды данного числа, начиная с нулевого, а затем записать число
в виде суммы произведений коэффициента при каждом разряде и основания с.с. в
степени, соответствующей номеру разряда.
Например:
Числа 10100110
2
, 703
8
, 23FA1
16
перевести в десятичную систему счисления.
коэффициенты
10100110
2
=
1*2
7
+0*2
6
+1*2
5
+0*2
4
+0*2
3
+1*2
2
+1*2
1
+0*2
0
=128+32+4+2=166
10
разряды
76543210
коэффициенты
703
8
=7*8
2
+0*8
1
+3*8
0
=448+3=447
10
разряды
210
коэффициент
ы
23FA1
16
=2*16
4
+3*16
3
+15*16
2
+10*16
1
+1*16
0
=131072+12288+3840+160+1=1473
61
разряды
4 3
210
2
.
Перевод из 10 с.с.в 2, 8, 16 с.с.
Для того, чтобы перевести
целое
число
из 10 с.с. в 2, 8, 16 с.с.
, необходимо
последовательно делить данное число на основание той системы, в которую
переводим до тех пор, пока частное не будет меньше делителя. В ответ записываем
цифры, начиная с последнего частного и заканчивая первым остатком.
Например:
Перевести числа из десятичной системы счисления
29
3
.
Перевод дроби из 10 с.с. в 2, 8, 16 с.с.
Для того, чтобы перевести
дробь
из 10 с.с. в 2, 8, 16 с.с., необходимо
последовательно
умножать данную дробь на основание той системы, в которую
переводим (
все получающиеся дробные части умножаем на основание системы
)
до заданной степени точности. В ответе
записываем все получающиеся целые
части, начиная с первой.
Например:
Перевести числа из десятичной системы счисления
0,45
10
=
0,011
2
0,45
10
=
0,346
8
0,45
10
=
0,733
16
0,
45
0,
45
0,
45
2
8
16
0,
90
3,
60
7,
20
2
8
16
1,
80
4,
80
3,
20
2
8
16
1,
60
6,
40
3,
20
4
.
Перевод смешанного числа из 10 с.с. в 2, 8, 16 с.с.
Для того, чтобы перевести
смешанное число
из 10 с.с. в 2, 8, 16 с.с., необходимо
отдельно перевести целую и дробную части по правилам
2
и
3
.
Например:
Перевести
числа из десятичной системы счисления
30
Задание
.
1)
Перевести из 10 с.с. в 2 с.с.:
21
10
=
34
10
=
257
10
=
27
10
=
415
10
=
114
10
=
212
10
=
35
10
=
2)
Перевести из 10 с.с. в 8 с.с.:
74
10
=
134
10
=
311
10
=
73
10
=
112
10
=
50
4
10
=
52
10
=
47
1
10
=
207
10
=
3)
Перевести из 10 с.с. в
16
с.с.:
356
10
=
417
10
=
129
10
=
518
10
=
1017
10
=
701
10
=
215
10
=
604
10
=
913
10
=
4)
Перевести число 0,37 из 10 с.с. в 2,8,16 с.с.
5)
Перевести число 14,34
10
в 2,8,16 с.с.
6)
Перевести из 2 с.с. в 10 с.с.: 100010, 1011, 101, 11, 1101, 111, 10
7)
Перевести из 8 с.с. в 10 с.с.:
107, 206, 427, 201, 115, 23, 302, 506, 15
8)
Перевести из 16 с.с. в 10 с.с.: 164, 1А1, 2Е, 1С3, 3А
D
, 3
F
2, 5
E
7
_____________________________________________________________________
Самостоятельная работа
1 вариант
Перевести:
1.
Из 10 с.с. в 2 с.с. число 64
2.
Из 2
с.с. в 10 с.с. число 101101
3.
Из 10 с.с. в 8 с.с. число 450
4.
Из 8 с.с. в 10 с.с. число 134
5.
Из 10 с.с. в 16 с.с. число 456
2 вариант
Перевести:
1.
Из 10 с.с. в 2 с.с. число 33
2.
Из 2 с.с. в 10 с.с. число 110101
3.
Из 10 с.с. в 8 с.с. чи
сло 99
4.
Из 8 с.с. в 10 с.с. число 762
5.
Из 10 с.с. в 16 с.с. число 701
31
6.
Из 16 с.с. в 10 с.с. число А51В
6.
Из 16 с.с. в 10 с.с. число
C
8
D
2
Оценка
________________________ /____________________ /
9)
В какой системе счисления справедливо следующее:
20+25=100
;
22+44=110
;
21+24=100.
10)
Вычислить
значения выражений:
256
8
+10110,1
2
*(60
8
+12
10
)
–
1F
16
;
1AD
16
–
100101100
2
/ 1010
2
+217
8
;
1010
10
+(106
16
–
11011101
2
)*12
8
;
1011
2
*1100
2
/ 14
8
+(100000
2
–
40
8
).
11)
Расположить следующие числа в порядке возрастания:
74
8
, 110010
2
, 70
10
, 38
16;
6E
16
, 142
8
, 1101001
2
, 100
10
;
777
8
, 101111111
2
, 2FF
16
, 500
10
;
100
10
, 1100000
2
, 60
16
, 141
8
.
12)
Какие целые числа предшествуют числам:
10
2
;
1010
2
;
1000
2
;
10000
2
;
10100
2
10
8
;
20
8
;
100
8
;
110
8
;
1000
8
10
16
;
20
16
;
100
16
;
А10
16
;
1000
16
Самостоятельная работа по вариантам (
___ вариант
)
Оценка
________________________ /____________________ /
Урок 9.
Логические основы работы компьютера.
Алгебра логика
–
это ____________________________________________
____
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Высказывания
Элементарные Составные
Логическое высказывание
–
это _____________________________________
_____
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
32
Логические связки
–
это _________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Базовые логические операции и соответствующие элементы
Название
операции
Описание
Логический
элемент
Таблица ис
тинности
Логическое
умножение
А
В
А В
0
0
0
1
1
0
1
1
Логическое
умножение
А
В
А В
0
0
0
1
1
0
1
1
Логическое
отрицание
А
В
А В
0
0
0
1
1
0
1
1
Логическое
следование
А
В
А В
0
0
0
1
1
0
1
1
Логическое
равенство
А
В
А В
0
0
0
1
1
0
1
1
Правила построения таблиц истинности:
1.
Определить количество строк в таблице (2
n
,
n
-
количество логических
переменных)
2.
Определить количество столбцов (количество переменных количество
логических операций)
33
3.
Построить таблицу, заполнить шапку и внести возможные наборы значений
исходных логических переменных
4.
Заполнить таблицу истинности по столбцам, выполняя базовые логические
операции в необходимой последовательности.
5.
Порядок действий в ло
гических выражениях: ( ),
, х
у, х
у, х
у, х
у
Задание.
1)
Найти значение логических выражений:
(1
ᴠ
1)
ᴠ
(1
ᴠ
0)=
((1
ᴠ
0)
ᴠ
1)
ᴠ
1=
(0
ᴠ
1)
ᴠ
(1
ᴠ
0)=
(0
ᴠ
1)
ᴧ
1=
1
ᴧ
(1
ᴧ
1)
ᴧ
1=
((1
ᴠ
0)
ᴧ
(1
ᴧ
1))
ᴧ
(0
ᴠ
1)=
((1
ᴧ
0)
ᴠ
(1
ᴧ
0))
ᴠ
1=
((0
ᴧ
0)
ᴠ
0)
ᴧ
(1
ᴠ
1)=
2)
Построить таблицу истинности следующих функций:
¬А
v
В
А
В
¬А
¬А
v
В
0
0
1
0
0
1
1
1
АΛ ¬В
А
В
А
В
х
B
A
B
A
B
A
F
&
)
(
&
)
(
34
¬ (¬
A
v
¬
B
)
Λ
C
(¬
A
Λ
¬
B
)
v
¬
C
Самостоятельная работа
)
(
&
)
(
&
)
(
C
B
A
C
B
A
C
B
A
F
35
Оценка
________________________ /____________________ /
Урок 10.
Алгоритмы и способы их описания.
Каждый человек в повседневной жизни, во
время учебы или на работе решает огромное
количество задач самой разной сложности. Некоторые задачи просты и привычны, мы решаем их,
не задумываясь (собраться в школу, закрыть дверь на ключ, перейти улицу….). Другие задачи, так
трудны, что требуется длител
ьный срок для поиска решения и достижения поставленной цели.
Решение даже самой простой задачи обычно осуществляется за несколько последовательных
шагов.
Алгоритм
–
это
_________________________________________________________
_____________________________
___________________________________________
________________________________________________________________________
О происхождении слова "АЛГОРИТМ"
Правила выполнения арифметических действий над целыми числами и простыми дробями
в десятичной системе
счисления впервые были сформулированы выдающимся средневековым
ученым по имени Мухаммед ибн Муса ал
-
Хозерми ( в переводе с арабского это означает
"Мухаммед, сын Мусы из Хозерма"), сокращенно Ал
-
Хозерми.
Ал
-
Хозерми жил и творил в IX веке. Он стремился к том
у, чтобы сформулированные им
правила были понятны для всех грамотных людей. Достичь этого в IX веке, когда еще не была
разработана математическая символика, было очень трудно. Но Ал
-
Хозерми удалось выработать в
своих трудах стиль четкого, строгого словесно
го предписания, который не давал читателю никакой
возможности уклониться от предписанного или пропустить какие
-
нибудь действия.
В латинском переводе книги Ал
-
Хозерми правила начинались словами "Алгоризми сказал".
С течением времени люди забыли, что Алгориз
ми
-
это автор правил, и стали сами эти правила
называть алгоритмами.
С течением времени это слово приобрело более широкий смысл и стало обозначать любые
точные правила действий.
В настоящее время слово "АЛГОРИТМ" является одним из важнейших понятий науки
информатики.
Алгоритмизация
-
_______________________________________________________
36
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Если вы внимательно
оглянитесь вокр
уг, то обнаружите множество ал
горитмов которые мы
с вами постоянно выполняем. Мир алгоритмов очень разнообразен. Несмотря на это, удается
выделить общие свойства, которыми обладает любой алгоритм.
Свойства алгоритмов:
Дискретность ________
________________________
________________________
______________________________________________
_____________________
Детерминированность ____________________
_______________________________
___________________________________________________________________
_____
Конечность ________________________________________________________
_
________________________________________________________________________
Массовость _____________________________________________________
_____
________________________________________________________________________
Результативность ____________________________________
___________________
________________________________________________________________________
В зависимости от порядка выполнения к
оманд можно выделить три типа алгоритмов:
Типы алгоритмов.
1.
Линейный
алгоритм ______________________________
_______________________________
____________________________________________________________________________________
2. Алгоритмы с ветвлением
(ветвящийся)
________________________________________________
____________________________________________________________________________________
3. Алгоритмы с повторением (циклический)
_____________________________________________
______________________
______________________________________________________________
Алгоритмы можно по
-
разному представлять:
В устной форме.
В письменной форме на естественном языке.
В письменной форме на формальном языке.
Привести примеры алгоритмов:
______________________
______________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
__________________________
__________________________________________________________
Для более наглядного представления алгоритма широко используется графическая форма
-
блок
-
схема
, которая составляется из стандартных графических объектов.
Начало и конец алгоритма
Описание ввода и вывода данных
Описание линейной последовательности команд
Начало
Данные
Последовательность
команд
37
Обозначение условий в алгоритмических
структурах «ветвление» и «выбор»
Представление алгоритма в виде блок
-
схемы является
промежуточным, так как алгоритм в
таком виде не может быть непосредственно выполнен ЭВМ, но помогает пользователю при
создании (написании) программы для ПК.
Использование блок
-
схем дает возможность:
• наглядно отобразить базовые конструкции алгоритма;
•
сосредоточить внимание на структуре алгоритма, а не на синтаксисе языка;
• анализировать логическую структуру алгоритма;
• преобразовывать алго
ритм методом укрупнения (сведе
ния к единому блоку) или дета
лизации
–
разбиения на ряд бло
ков;
• использовать п
ринцип
блочности при коллективном ре
шении сложной задачи;
• осуществить быстр
ую проверку разработанного алго
ритма (на уровне идеи);
• разобрать большее число учебных задач.
Составление блок
-
схемы алгоритма является важным и в большинстве случаев
необходимым этапом решения сложной и большой задачи на ЭВМ, значительно облегчающим
процесс составления программ.
Пример блок
-
схемы
Тест по теме «Алгоритмы»
Отметить верный ответ в таблице:
Вариант 1
1.
Алгоритм
–
это:
а) набор команд для компьютера;
б) отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов, предназначенное для конкретного
исполнителя;
в) понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий,
направленных на дост
ижение поставленной цели;
г) инструкция по технике безопасности.
Условие
Сформулировать задачу по данной блок
-
схеме:
38
2. Свойство алгоритма
дискретность
означает:
а) что команды должны следовать последовательно друг за другом;
б) что каждая команда должна быть описана в расчете на конкретного исполнителя;
в
) разбиение алгоритма на конечное число простых шагов;
г) строгое движение как вверх, так и вниз.
3. На кого рассчитан алгоритм, написанный на естественном языке?
а) на человека;
б) на компьютер;
в) на робота;
г) на всех одновременно.
4. Каким способом
не может быть задан алгоритм?
а) словесным;
б) формульным;
в) графическим;
г) на языке программирования.
5. Какую смысловую нагрузку несет блок
а) блок ввода
-
вывода;
б) блок начала алгоритма;
в) блок вычислений;
г) проверка условия.
1
2
3
4
5
Оценка
________________________ /____________________ /
Тест по теме «Алгоритмы»
Отметить верный ответ в таблице:
Вариант 2
1. Какой из документов является алгоритмом?
а) правила техники безопасности;
б) инструкция по приготовлению пищи;
в) расписание
движения поездов;
г) список книг в школьной библиотеке.
2. Свойство алгоритма
массовость
означает:
а) что алгоритм должен обеспечивать возможность его применения для решения однотипных
задач;
б) что каждая команда должна быть описана в расчете на конкретн
ого исполнителя;
в) разбиение алгоритма на конечное число простых шагов;
г) использование любым исполнителем.
3. Назовите основное свойство алгоритма, которое обеспечивает получение результата после
конечного числа шагов:
а) дискретность;
39
б) однозначность
;
в) массовость;
г) результативность.
4. Графическое представление алгоритма
–
это:
а) способ представления алгоритма с помощью геометрических фигур;
б) схематичное изображение в произвольной форме;
в) представление алгоритма в форме таблиц;
г) представле
ние алгоритма в виде графика.
5. Какую смысловую нагрузку несет блок
а) блок ввода
-
вывода;
б) блок начала алгоритма;
в) блок вычислений;
г) проверка условия.
1
2
3
4
5
Оценка
________________________ /____________________ /
Урок 11.
Основные
алгоритмические структуры.
Алгоритмы линейной структуры
Линейный алгоритм
-
_____________________
________________________________
________________________________________________________________________
Рассмотрим
пример линейного алгоритма
.
40
Задание.
Составить блок
-
схему
для каждой из задач.
1.
Расчет полного сопротивления цепи
переменного тока определяется по
формуле:
, где
F
–
частота тока,
R
–
активное
сопротивление,
L
–
индуктивное
сопротивление,
C
–
ёмкостное
сопротивление. Составить блок
-
схему
для определения
Z
.
2.
Составить блок
-
схему для
определения пористости грунта по
формуле:
, где
γ
1
–
масса грунта, γ
2
–
плотность грунта,
w
–
влажность. Программа должна
запрашиватьγ
1
, γ
2
,
w
.
2
2
)
2
/
1
2
(
FC
FL
R
Z
100
)
1
.
0
1
(
1
2
1
w
n
41
3.
Площадь снятия растительного
слоя определяется по формуле:
, где В
–
ширина
земляного полотна, м;
m
–
коэффициент
заложения откосов; Н
ср
–
средняя высота
насыпи, м;
L
–
длина уч
астка, м.
Составить
блок
-
схему для определения
S
.
4.
Поправка к табличным объёмам
земляных работ определяется по
формуле: Δ
V
= (
S
с.т
.
-
(
S
д.о
.+
S
у.о.
+
S
п. о.
)),
где
S
с.т
–
площадь сечения сточного
треугольника,
S
д.о
–
площадь сечения
дорожной одежды,
S
у.о
–
площадь
сечения слоев укрепления обочин,
S
п. о.
–
площадь сечения присыпных обочин.
Составить блок
–
схему нахождения Δ
V
.
5.
Число рабочих смен в
строительном сезо
не определяется по
формуле:
N
=(
N
k
-
(
N
p
+
N
в
+
N
м
))
K
c
, где
N
k
–
календарная продолжительность сезона,
N
p
–
период развертывания потока,
N
в
–
число выходных и праздничных дней,
N
м
–
число нерабочих дней по
метеоусловиям,
K
c
–
коэффициент
сменности. Составить блок
–
схему
нахождения
N
.
L
mH
B
S
ср
)
2
(
42
Алгоритмы разветвленной структуры
Разветвляющийся алгоритм
__________________________
___________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Условие
–
это
___________________________________________________________
_____________________________________
___________________________________
Полная
форма ветвления
ЕСЛИ условие справедливо, ТО
выполнить
действие
1
,
ИНАЧЕ выполнить
действие
2
.
Если же в качестве «действия 2» имеет
место формулировка «перейти к п. N»,
то такая форма
ветвления
называется
неполной
.
Рассмотрим пример
ы
построения алгоритма
разветвленной структуры.
43
Задание
.
Известны коэффициенты
a,
b
и
с
квадратного уравнения. Вычислить корни
квадратного уравнения.
Входные данные:
a, b, c.
Выходные данные:
x1,
x2.
Задание
. Составить блок
-
схему для каждой из задач.
1.
Дано целое число. Если оно
является положительным, то прибавить
к нему 1; в противном случае не
изменять его. Вывести полученное
число.
44
2.
Дан алгоритм
После
выполнения данного
алгоритма переменной y присвоится
значение …
3.
Ввести рост человека. Вывести на
экран “ВЫСОКИЙ”, если его рост
превышает 180 см, и “НЕ ОЧЕНЬ
ВЫСОКИЙ” в противном случае.
4.
Составить блок
-
схему решения
данного уравнения
15
*
18
34
15
*
27
х
при
х
х
при
x
Y
45
5.
Составить блок
-
схему решения
данного уравнения
Самостоятельная работа
Задание № 1.
По блок
-
схеме определить значения переменных
X
,
Y
, при данных значениях А, В.
Записать алгоритм на алгоритмическом языке.
A
B
X
Y
0
1
5
2
-
1
3
случаях
ост
в
y
x
z
x
z
если
z
x
z
x
если
z
x
y
.
,
2
,
2
,
2
2
46
Задание № 2.
Составить блок
-
схему для вычисления функции:
Задание № 3.
Составить блок
-
схему нахождения полного пути пешехода:
Пешеход шел по пересеченной местности. Его скорость движения по равнине v1 км/ч, в гору
—
v2
км/ч и под гору
—
v3 км/ч. Время движения соответственно t1, t2 и t3 ч. Какой полный путь прошел
пешеход?
Оценка
________________________ /____________________ /
начало
Ввод А, В
X:=2*A+3*B
Y:=A
-
B
Вывод
X
,
Y
конец
15
2
)
5
/(
3
2
*
18
34
15
*
27
х
при
х
х
при
х
х
при
x
Y