Алгоритмизация и программирование – основа современной информационной технологии

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 8Следующая ⇒

Алгоритм — это конечная последовательность однозначных предписаний, исполнение которых позволяет с помощью конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными.

Термин «алгоритм» — транскрипция имени великого узбекского математика Мухаммеда аль-Хорезми (Мухаммеда из Хорезма, области в нынешней республике Узбекистан). Мухаммед аль-Хорезми еще в IX веке разработал правила выполнения четырех действий арифметики. Многие годы понятие «алгоритм» использовалось математиками для описания правил решения математических задач. Например, существуют алгоритм вычисления квадратного корня положительного числа, алгоритм нахождения наибольшего общего делителя двух чисел и многие другие. Однако не следует считать алгоритм чисто математическим понятием. Каждый из нас с раннего детства, даже не замечая этого, ежедневно решает задачи, для описания которых используется тот или иной алгоритм, сформулированный в виде конечной последовательности однозначных предписаний.

Входя в кабину телефона-автомата, вы видите на стене четкий алгоритм, однозначно описывающий ваши действия, цель которых — разговор с другом: снять трубку, опустить монету, набрать номер и т. д. Носителями алгоритмов являются фоторецептурные справочники, инструкции по использованию бытовой аппаратуры (от утюга до видеомагнитофона), медицинские рекомендации и описания гимнастических упражнений, даже банки и упаковки с продуктами (например, приготовленная чашка кофе — результат исполнения алгоритма). Каждый алгоритм создается конкретным автором (человеком или группой людей) в результате обобщения прошлого опыта или технологических разработок и рассчитан на конкретного исполнителя. Алгоритмы «бытовой сферы» (иногда их называют интуитивными) всегда предполагают определенный уровень предварительной подготовки исполнителя и потому излагаются приблизительно, без перечисления ряда промежуточных операций, способ выполнения которых (тоже алгоритм!) избирается самим исполнителем.

Автор кулинарного рецепта предполагает, что хозяйка умеет включать и выключать газовую или электрическую плиту, регулировать нагрев; в инструкции по применению водоэмульсионной краски не описывается техника вскрытия банки (взять консервный нож или поддеть крышку тупым предметом...) и т. д.

Не только в быту, но и в технике, и даже в математике многие алгоритмы формулируются неточно, приблизительно. Например, цель математика — описать последовательность операций в общей и абстрактной форме: математический алгоритм не рассматривает способы подготовки и контроля исходных данных, форматы представления результатов, действия при особых ситуациях (например, если делитель слишком мал или множитель слитком велик). При подготовке алгоритмов, исполнителем которых является компьютер, приходится учитывать, что уровень его предварительной подготовки близок к нулю, что самый «умный» компьютер «глупее» шестилетней девочки. Процесс подготовки задания для компьютера можно разделить на два общих этапа:

1) создание укрупненного алгоритма (требования к исходным данным и результатам, постановка задачи, описание точной схемы решения с указанием всех особых ситуаций);

2) изложение укрупненного алгоритма на языке, понятном машине, — иначе, составление программы задания (задачи).

При таком подходе необходимо:

1) создать строгую систему условных обозначений для записи команд в понятной для человека форме (язык программирования);

2) создать программу-посредника, которая переводила бы такие команды на язык, понятный машине.

Программа—набор инструкций на машинном языке, хранящийся в виде файла на диске, который можно загрузить в РС для выполнения.

Раньше программы приходилось писать в машинных кодах. Сейчас существует множество языков программирования. Hа языке программирования можно писать множество программ, пользуясь единственной программой-переводчиком. «Грамматические» правила языка программирования формулируются предельно четко и не допускают вольного расположения отдельных элементов команды и знаков препинания (иначе программа-посредник «не поймет» ваши указания). Каждая команда имеет строго определенный синтаксис (правила записи). Например, если установлено, что условие «если» надо писать по-английски (if) нельзя ставить запятую, то всякая иная запись такой команды будет воспринята программой-посредником как ошибка. Команды на языке программирования часто называют операторами или инструкциями. Последовательность таких команд, реализующих тот или иной алгоритм, называют программой на исходном языке или просто исходным текстом. Это напоминает нам, что, кроме исходного текста, конкретная программа может иметь еще и машинный код, который непосредственно исполняется на машине. Существует два типа программ-посредников, работающих с исходными текстами. Программа-компилятор (от слова compile — составлять, собирать) переводит исходный текст в машинный код и записывает его на диск в форме исполняемого (загрузочного) файла. После этого программа выполняется независимо от исходного текста. Раньше программы-компиляторы называли просто и точно — трансляторами (переводчиками). Программа-интерпретатор всегда работает совместно с исходным текстом. Она разбирает каждую инструкцию исходного текста (интерпретирует ее) и немедленно исполняет (т. е. файл на машинном языке не создается). Программа в режиме интерпретации работает гораздо медленнее, чем такая же программа в машинном коде. Это связано с тем, что каждую инструкцию приходится разбирать во время выполнения (а не заранее, как при компиляции). Многие инструкции в программе выполняются многократно, — и при каждом выполнении интерпретируются заново. Поэтому всюду, где возможно, стремятся заменить режим интерпретации режимом компиляции. Правда, интерпретация имеет и свои преимущества: с ее помощью проще отлаживать программу. Иногда пользуются режимом «псевдокомпиляции»: ускоряют интерпретацию за счет предварительного запоминания тех или иных элементов разобранных команд в памяти машины. В наше время машинные коды не используются, и каждая программа для компьютера составляется на том или ином языке программирования. Существует очень много языков, однако все они, как правило, содержат средства описания данных, арифметические операторы (подобные с = а+Ь), средства управления и организации циклов (подобные if), средства ввода и вывода информации. Многие языки пользуются похожими принципами организации программ, но — разным синтаксисом.. Чем принципиально отличаются естественные языки от языков программирования? Естественные языки возникают и развиваются по объективным законам, не зависящим от воли людей. Если вы изучите, например, английский язык, вам уже проще освоить, скажем, немецкий: вы приобрели опыт и интуицию, которые позволят вам хотя бы иногда догадываться о значении тех или иных слов, о связях слов и т. п. Слова и синтаксис языков программирования придумываются искусственно. Например, вы освоили язык С и твердо знаете, что смысловые блоки исходного текста (составные операторы) выделяются фигурными скобками: {...}.

Программное обеспечение— вторая равноправная часть информационной технологии. Без программ любая аппаратура — просто груда железа (многие так и называют аппаратную часть— «железом»). Программы для ЭВМ делятся на два больших класса:

Ø системное программное обеспечение;

Ø прикладное программное обеспечение.

Системные программы управляют работой аппаратных средств и обеспечивают услугами нас и наши прикладные комплексы. В первую очередь — это операционные системы и дополняющие их программные модули (системные программы-«утилиты», драйверы периферийных устройств и т. п.). К системному обеспечению часто относят и широкий круг программ, выполняющих разнообразные функции по обслуживанию нашего компьютерного хозяйства: знаменитые утилиты Нортона («лечение» и оптимизация дисков, восстановление случайно удаленной информации, поиск и многое другое), программы архивирования (сжатия) файлов, антивирусные средства, разнообразные диагностические модули и т. п.

На современных компьютерах большинство обслуживающих программ включено в состав графических операционных оболочек и систем (Windows 3.1, Windows 95, Windows NT).

С помощью прикладных программ мы решаем на компьютере конкретные задачи. Спектр прикладного обеспечения очень широк: от простых программ, составляемых начинающими для решения несложных вычислительных задач, до мощных профессиональных систем (например, издательских), научных комплексов, сложнейших систем массового обслуживания (например, резервирования мест на самолеты). Промежуточное место занимает особый класс программ — инструментальные средства разработки приложений. Роль таких систем за последние годы резко возросла. Если раньше для разработки программ пользователи применяли автономные компиляторы (типа Turbo С, Turbo Pascal и т. д.) с несложным сервисом, то ныне в состав инструментария входят мощные средства визуального программирования, библиотеки функций и классов и т. п.

Один и тот же программный продукт может иметь несколько версий (редакций), обозначаемых номерами: 3.0, 6.2 и т. д. Каждая следующая версия отличается от предыдущей либо серьезными улучшениями (изменение первой цифры), либо незначительными модификациями (тогда меняется вторая или третья цифра). Существует особый класс «программного обеспечения» — компьютерные вирусы. Это тоже программы, которые пишутся некоторыми программистами из озорства, хулиганства или просто из вредности и могут нанести большой ущерб компьютерной системе.

Программа, выполняемая на компьютере под управлением той или иной операционной системы и предназначенная для решения задач пользователя или для игры, называется приложением (application).

Что такое база данных (БД)? В широком смысле слова можно сказать, что БД — это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области или разделе предметной области. Например, база данных по металлам и сплавам (металлургия), база данных по театральным постановкам (культура), база данных поликлиники (медицина), база данных по видеофильмам (видеотека) и т. п. Синонимом термина «база данных» часто считают «банк данных», хотя последнее понятие почти вышло из употребления. В нашем определении, вообще говоря, отсутствует упоминание о персональном компьютере. Например, врач может считать базой данных картотеку своего кабинета, которую он ведет на бумажных или картонных карточках и хранит на стеллажах или в коробках. Если в кабинете установлен компьютер, и врач научился работать с текстовыми файлами, ничто не сможет помешать ему записать картотеку своих больных в один или несколько таких файлов, создав таким образом некий «компьютерный» банк данных. Работая с таким банком, кое-что из сферы учетной и оформительской работы он сможет делать быстрее (например, — корректировать и печатать заготовленные назначения или рекомендации), однако многие возможности компьютера останутся за рамками такого подхода. Значительная часть пользователей приобретая компьютер или получая доступ к нему на работе или в школе, в перерывах между играми прежде всего осваивает операции именно с текстовыми файлами (а ныне — с документами Word). На первом этапе компьютер обычно используют в качестве удобной и «интеллектуальной» пишущей машинки (для подготовки, хранения, модификации и распечатки всевозможных писем, сочинений, объявлений, договоров, статей и т. п.). Вряд ли многие задумываются, что уже на этом этапе они пользуются примитивной информационной системой, которая в данном случае состоит из следующих элементов: (а) текстового редактора как инструмента манипулирования текстами; (б) группы текстовых файлов (базы данных) как объекта обработки.

База данных (БД) — совокупность определенным образом организованной информации на какую-то тему (в рамках некоторой предметной области). Конечно, вся эта информация может храниться и на бумаге (например, книжный каталог библиотеки). Но современным средством хранения и обработки баз данных является, безусловно, компьютер.

Базы данных бывают фактографическими и документальными.

В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. Из приведенных выше примеров две первые БД скорее всего будут организованы как фактографические. В БД библиотеки о каждой книге хранятся библиографические сведения: год издания, автор, название и пр. Разумеется текст книги в ней содержаться не будет. В БД отдела кадров учреждения хранятся анкетные данные сотрудников: фамилия, имя, отчество; год и место рождения и пр. Следовательно, документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую, мультимедийную. Сама по себе база данных не может обслужить запросы пользователя на поиск и обработку информации. БД — это только «информационный склад». Обслуживание пользователя осуществляет информационная система.

Информационная система — это совокупность базы данных и всего комплекса аппаратно-программных средств для ее хранения, изменения и поиска информации, для взаимодействия с пользователем.

Примерами информационных систем являются системы продажи билетов на пассажирские поезда и самолеты.

Дадим более строгое определение компьютерной БД, чем то, что приводилось выше.

База данных — организованная совокупность данных, предназначенная для длительного хранения во внешней памяти ЭВМ и постоянного применения.

Для хранения БД может использоваться как один компьютер, так и множество взаимосвязанных компьютеров.

Если различные части одной базы данных хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая БД называется распределенной базой данных.

Очевидно, информацию в Internet, объединенную паутиной WWW, можно рассматривать как распределенную базу данных. Распределенные БД создаются также и в локальных сетях.

Для работы с базами данных требуется специальное программное обеспечение. Такое программное обеспечение называется системой управления базами данных или сокращенно СУБД.

Программное обеспечение, предназначенное для работы с базами данных, называется СУБД: система управления базами данных.

Системы, работающие с реляционными базами данных, называются реляционными СУБД. Наибольшее количество СУБД, созданных для персональных компьютеров — реляционные. Система управления базами данных создает на экране компьютера определенную среду для работы пользователя (пользовательский интерфейс). Кроме того, СУБД имеет определенные режимы работы и систему команд. Для многих реляционных СУБД, используемых на персональных компьютерах, действует правило: каждая таблица хранится в одном отдельном файле. Каждый файл имеет свое имя. Если вы сами создаете таблицу и сохраняете ее в файле, то сами вы и придумываете имя для файла. Если же вы хотите работать с уже готовой таблицей, то вы должны узнать, в файле с каким именем (а также на каком диске и в каком каталоге) хранится таблица.

Для того, чтобы начать работу с подготовленной базой данных, нужно открыть файл, в котором хранится таблица.

Специалистам, юристам в том числе, часто приходится работать с большими объемами данных, с тем чтобы найти требуемые сведения для подготовки различных документов. Для облегчения такого рода работ были созданы системы управления базами данных (СУБД: DBASE, RBASE, ORACLE и др.). СУБД позволяют хранить большие объемы информации, и, что самое главное, быстро находить нужные данные. Так, например при работе с картотекой постоянно нужно перерывать большие архивы данных для поиска нужной информации, особенно если карточки отсортированы не по нужному признаку. СУБД справится с этой задачей за считанные секунды.

В настоящее время наблюдается тенденция к созданию так называемых интегрированных пакетов, которые вмещают в себя возможности и текстовых редакторов, и таблиц, и графических редакторов. Наличие большого числа различных программ для выполнения в сущности одинаковых операций - создания и обработки данных обусловлено наличием трех различных основных видов информации: числовой, текстовой и графической. Для хранения информации чаще всего используются СУБД, которые позволяют соединять все эти типы данных в единое целое. Сейчас идет бурное развитие двух других видов информации: звуковой и видеоинформации. Для них уже созданы свои редакторы и не исключено что в скором времени эти виды информации станут неотъемлемой частью большинства баз данных.

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 141; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!