Этапы решения задачи с помощью компьютера



Решение задач на компьютере можно разделить на несколько основных этапов. Рассмотрим процесс решения задачи на конкретном примере. Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью с некоторой высоты. Определить его местоположение и скорость в заданный момент времени.

На первом этапе обычно строится описательная информационная модель объекта или процесса. В нашем случае создается качественная описательная модель процесса движения тела с использованием физических понятий и объектов, идеализированная модель движения объекта. Из условия задачи можно сформулировать следующие основные предположения: тело мало по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальной точкой; скорость бросания тела мала, поэтому ускорение свободного падения считать постоянной величиной; сопротивлением воздуха можно пренебречь.

На втором этапе описательная информационная модель формализуется (записывается с помощью какого-либо формального языка), т.е. создается формализованная модель. Из курса физики известно, что описанное выше движение является равноускоренным. При заданной начальной скорости, начальной высоте и ускорении свободного падения зависимость скорости и высоты от времени можно описать математическими формулами:

На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, т.е. выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели: 1) построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования; 2) построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т.д.). Для реализации первого пути необходимо построить алгоритм определения координаты тела в определенный момент времени и закодировать его на одном из языков программирования. Для реализации второго пути создадим компьютерную модель, которую будем исследовать в электронных таблицах. Для этого необходимо представить математическую модель в форме таблицы функции зависимости координаты от времени и таблицы зависимости скорости тела от времени.

Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты. Если компьютерная модель исследуется в приложении, например, в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и т.д.

Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В данном алгоритме для получения значения координаты для нескольких моментов времени необходимо запускать алгоритм на выполнение многократно. Целесообразно скорректировать алгоритм и производить вычисление координаты в цикле.

Так как не имеет физического смысла вычисление координаты тела после его падения на поверхность земли, в качестве условия выполнения цикла можно выбрать У>=0.

Технология решения задач с помощью компьютера состоит из следующих этапов: построение описательной модели – формализация – построение компьютерной модели – компьютерный эксперимент – анализ результатов и корректировка модели.

 

Алгоритм. Свойства алгоритмов

Изменения состояния объектов описываются динамическими информационными моделями. Выберем в качестве объекта текст и построим информационную модель, описывающую процесс его редактирования. Во-первых, должны быть определены начальное состояние объекта и его конечное состояние (цель преобразования). Следовательно, для текста необходимо задать начальную последовательность символов и конечную последовательность, которая должна быть получена после редактирования. Во-вторых, для того чтобы изменить состояние объекта (значения его свойств) необходимо выполнить над ним определенные действия (операции). Выполняющий такие операции объект называется исполнителем. Исполнителем редактирования текста может быть человек, компьютер и др. В-третьих, процесс преобразования текста необходимо разбить на отдельные операции, которые должны быть записаны в виде отдельных команд исполнителю. Каждый исполнитель обладает определенным набором, системой команд, которые он может выполнить, т.е. команды должны быть понятны исполнителю. В процессе редактирования текста возможны различные операции: удаление, копирование, перемещение или замена его фрагментов. Исполнитель редактирования текста должен быть в состоянии выполнить эти операции.

Алгоритм – это информационная модель, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, в форме последовательности понятных исполнителю команд.

Алгоритмы состоят из отдельных команд, которые исполнитель выполняет одну за другой в определенной последовательности. Разделение информационного процесса в алгоритме на отдельные команды является важным свойством алгоритма и называется дискретностью.

Для того чтобы исполнитель мог выполнить преобразование объекта согласно алгоритму, он должен быть в состоянии понять и выполнить каждую команду. Такое свойство алгоритма называется определенностью (или точностью).

Алгоритм должен обеспечивать преобразование объекта из начального состояния в конечное за конечное число шагов. Такое свойство алгоритма называется конечностью (или результативностью).

Алгоритмы могут описывать процессы преобразования самых разных объектов. Широкое распространение получили вычислительные алгоритмы, которые описывают преобразование числовых данных.

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 707; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!