Розв'язування задачі за допомогою комп'ютера

Для розв’язання різноманітних задач комп’ютер озброєний найрізноманітнішим програмним забезпеченням, яке поділяється на чотири великих категорії: операційні системи, системні утиліти, системи програмування, прикладне програмне забезпечення.

Отже, користувач аналізує завдання, яке необхідно розв’язати, та обирає оптимально придатний програмний засіб, який є в арсеналі засобів його комп’ютера. Однак є велика кількість задач, для розв’язання яких не існує відповідного програмного забезпечення, або існуюче програмне забезпечення з певних причин не влаштовує. У цьому випадку користувач може самостійно написати програму для виконання поставленої задачі.

Програма – це набір команд (вказівок, інструкцій), призначений для виконання комп’ютером у певній послідовності.

Розглянемо розв’язання прикладної задачі за допомогою комп’ютера:

Задача. На торговельній базі зберігаються товари, які виготовлені в Україні й імпортуються до різних країн. Відомі їхні назви та ціни у гривнях. Перевести ціни товарів у долари, євро і фунти стерлінгів.

І етап. Аналіз умови задачі, визначення вхідних даних і кінцевих результатів — це перший крок у розв’язанні будь-якої задачі. На цьому етапі слід чітко з’ясувати: що дано і що треба знайти. Тобто чітко уяснити суть задачі, необхідні початкові дані для її розв’язання, а також те, що можна вважати за очікуваний результат.

Вхідні дані:

·         назви товарів;

·         ціни товарів у гривнях;

·         курси долара, євро і фунта стерлінгів відносно гривні.

Кінцеві результати:

·         ціни товарів у доларах, євро і фунтах стерлінгів.

ІІ етап. Створення інформаційної моделі — це другий крок розв’язування задачі. Це дуже відповідальний етап, оскільки не завжди в умові задачі міститься формула, яку можна застосувати в програмі. Для цього створюється інформаційна математична модель об’єкта.

У нашій задачі формули перетворення ціни з гривень в долари, євро і фунти стерлінгів виглядатимуть так:

де G – ціна товару в гривнях, D, E, F – ціни товару відповідно в доларах, євро і фунтах стерлінгів, KD, KE, KF – курси долара, євро і фунта стерлінгів відносно гривні відповідно.

Крім того, одержані ціни бажано округлити до сотих.

ІІІ етап. Вибір програмних засобів для розв’язування задачі

Прикладним програмним засобом, який можна використати для розв’язування задачі, може бути, наприклад, програма-калькулятор або табличний процесор. Або можна скласти спеціальну програму для розв’язування саме цієї задачі, використовуючи одну з мов програмування.

ІV етап. Створення алгоритму розв’язування задачі — четвертий крок у розв’язуванні задач. Алгоритм розробляється на основі побудованої математичної моделі. В ньому можна використати вже відомі методи розв’язування отриманих математичних співвідношень, причому за наявності кількох методів розв’язування, необхідно їх проаналізувати та обрати оптимальний. Якщо існуючими методами не можна розв’язати задачу, то треба розробити власний метод.

Якщо буде вибрано прикладний програмний засіб табличний процесор Excel 2007, то алгоритм розв’язування цієї задачі може бути такий:

1. Увести в клітинки А3:А5 текст відповідно до таблиці.

2. Увести в клітинки В3:В5 поточні курси відповідних валют.

3. Увести в клітинки D2:H2 текст відповідно до таблиці.

4. Увести в клітинки стовпця D, починаючи з клітинки D3, назви товарів.

5. Увести в клітинки стовпця Е, починаючи з клітинки Е3, ціни товарів у гривнях.

6. Увести в клітинку F3 формулу =ROUND(Е3/$В$3;2).

7. Увести в клітинку G3 формулу =ROUND(Е3/$В$4;2).

8. Увести в клітинку Н3 формулу =ROUND(Е3/$В$5;2).

9. Виділити клітинки діапазону F3:Н3.

10. Скопіювати вміст клітинок виділеного діапазону у відповідні клітинки стовпців F:Н.

V етап. Отримання комп’ютерної моделі

У результаті ми одержимо таблицю, фрагмент якої ми бачимо.

IV етап. Складання алгоритму розв’язування задачі

Алгоритм розв’язування цієї задачі, на основі якого складалася б комп’ютерна програма, може бути, наприклад, таким:

V етап. Складання комп’ютерної програми

Після складання алгоритму потрібно вибрати мову програмування, розробити інтерфейс для роботи користувача з програмою та скласти програму. З цим етапом ми докладно ознайомимося у наступних пунктах.

VІ етап. Налагодження програми, дослідження отриманих результатів на реальність і на відповідність умові

Це наступний крок розв’язування задачі. Під налагоджуванням програми розуміють процес випробування роботи програми з виправленням виявлених при цьому помилок. Виправити помилки, пов’язані з правилами написання програм, допоможе середовище програмування, але логічні помилки виправити набагато важче. В цьому допоможуть правильно підібрані тести, які допоможуть виявити помилки вашої програми.

VІІ етап. Використання програми

На цьому етапі необхідно ще раз перевірити правильність очікуваних результатів. Якщо отримані результати є помилковими, слід повернутися до одного з попередніх етапів (іноді, навіть, до самого першого — постановки задачі) і ще раз перевірити правильність проведених робіт. Можливо, що деякі етапи потребують переробки або доопрацювання.

Тепер програму можна експлуатувати і, навіть, пропонувати іншим користувачам, доповнивши її необхідною документацією.

Отже, підіб’ємо підсумки. Основні етапи розв’язування задачі за допомогою комп’ютера такі:

1)      Аналіз умови задачі, визначення вхідних даних і кінцевих результатів

2)      Створення інформаційної моделі

3)      Вибір програмних засобів для розв’язування задачі

4)      Створення алгоритму розв’язування задачі

5)      Отримання комп’ютерної моделі

6)      Складання алгоритму розв’язування задачі

7)      Складання комп’ютерної програми

8)      Налагодження програми, дослідження отриманих результатів на реальність і на відповідність умові

9)      Використання програми

Мова — це система знаків (символів, жестів, міміки, положень перемикача тощо) для подання інформації та обміну нею. Це загальне визначення охоплює і природні, і штучні (формальні) мови.

Алгоритмічна мова — це мова, призначена для подання алгоритму у вигляді послідовності вказівок для виконання їх виконавцем. Алгоритмічна мова, як і кожна мова, має свій словник. Його основу складають слова, що використовуються для запису команд, які входять до системи команд виконавця.

Мови програмування — це алгоритмічні мови, призначені для опису алгоритмів, що орієнтовані для виконання на комп’ютері, або система позначень для точного опису алгоритму, який необхідно виконати за допомогою комп’ютера.

Програма — це алгоритм, записаний мовою програмування.

Класифікація мов програмування

За ступенем залежності від апаратних засобів	За принципом програмування	За орієнтацією на клас задач
Низького рівня (мова асемблера — машинно-залежна мова, що описує дії в термінах команд процесора та програми, які транслюють арифметичні вирази (автокоди)	Процедурні мови. Програма, написана процедурною мовою, описує, що необхідно робити для розв’язання задачі, використовуючи при цьому такі основні поняття, як слідування, розгалуження, цикл	Універсальні мови призначені для розв’язування різноманітних задач
Високого рівня (машинно-незалежні мови, наближені до природних)	Непроцедурні мови. Програма, написана непроцедурною мовою, описує, що потрібно робити для розв’язання задачі, використовуючи такі поняття, як підстановка, розгалуження, рекурсія	Спеціалізовані мови враховують специфіку предметної області
	Об’єктно-орієнтовані оперують такими поняттями, як об’єкти та класи об’єктів

 Транслятор (translation — переклад) — програма, яка перетворює команди мови програмування на машинну мову. Існує два способи трансляції: інтерпретація та компіляція.

Інтерпретатор (interpretation) — програма, яка перекладає кожну інструкцію програми в машинні коди; після виконання одного фрагмента програми процесор переходить до опрацювання іншого.

Компілятор (compile — збирати) — програма, яка перекладає весь текст програми, попередньо записавши її у пам’ять комп’ютера. Відкомпільовану програму (в машинних кодах) можна зберегти для подальшого виконання.