8 класс ИНФОРМАТИКА 10.02.2023
Тема: Выполнение алгоритмов вручную и на компьютере. Синтаксические илогические ошибки. Отказы.
-Здравствуйте, ребята!
-Откройте тетради, запишите дату и тему урока.
Задание 1. Прочитайтематериал, составьте конспект:
Формальное выполнение алгоритмов человеком. Исполнитель-человек можетвыполнять алгоритмы формально, не вникая в содержание поставленной задачи, атолько строго выполняя последовательность действий, содержащихся в алгоритме.
Предположим,что пользователю необходимо в текстовом редакторе провести редактированиетекста. Создадим алгоритм редактирования, в котором объектом является текст, аисполнителем — человек.
Сначаланеобходимо задать начальный текст и конечный текст, который должен быть полученпосле выполнения алгоритма редактирования. Пусть начальным является текстинформационная модель и курсор находится перед первым символом, арезультатом является текст модель информационная и курсор находитсяпосле последнего символа
Длятого чтобы изменить состояние текста, необходимо в текстовом редакторевыполнить над ним определенную последовательность операций редактирования.Каждая команда алгоритма должна однозначно определять действие исполнителя, дляэтого необходимо записать алгоритм с использованием формальной модели текста.
Формальнаямодель текста разбивает его на страницы, которые включают определенноеколичество строк, содержащих определенное количество символов (наш текстсодержит одну строку). Алгоритм Редактирование запишем на естественномязыке, который понятен пользователю компьютера:
1.Выделить символы с 1 по 15.
2.Вырезать этот фрагмент и поместить его в буфер обмена.
3.Установить курсор на позицию после 7-го символа.
4.Вставить вырезанный фрагмент текста.
Теперьпользователь может провести редактирование текста, формально выполнив алгоритмРедактирование.
Выполнение алгоритмов компьютером. Компьютер может выполнить алгоритм,если он записан на языке, понятном компьютеру. Информацию в компьютереобрабатывает процессор, следовательно, алгоритм должен быть записан на языке,понятном процессору, т. е. на машинном языке, представляющем собойлогические последовательности нулей и единиц.
Однакосоставление и отладка таких программ является чрезвычайно трудоемким делом,поэтому разработаны языки программирования высокого уровня, кодирующиеалгоритмы в привычном для человека виде (в виде предложений).
Алгоритм, записанный на понятном компьютеру языкепрограммирования, называется программой.
Итак,мы создали программу на языке программирования высокого уровня (некоторыйтекст) и загрузили ее в оперативную память компьютера. Теперь мы хотим, чтобыпроцессор ее выполнил, однако процессор понимает команды на машинномязыке, а наша программа написана на языке программирования. Как быть?
Необходимо,чтобы в оперативной памяти компьютера находилась программа-переводчик (транслятор),автоматически переводящая программу с языка программирования высокого уровня намашинный язык. Компьютер может выполнять программы, написанные только на томязыке программирования, транслятор которого размещен в оперативной памятикомпьютера.
Однимиз первых языков программирования высокого уровня был создан в 1964 годуизвестный всем Бейсик (Basic). Другим широко распространенным языкомпрограммирования является Паскаль (Pascal). В настоящее время наибольшейпопулярностью пользуются потомки этих языков — системыобъектно-ориентированного визуального программирования Microsoft Visual Basic иBorland Delphi.
Алгоритмизация и программирование
Школьнаяинформатика в России начиналась с алгоритмизации и программирования,как с основной темы курса. Эта тема изучалась и в безмашинном варианте, и скомпьютерной поддержкой на БК и Yamaha — компьютерах, первыми появившимися вшколах. Основным программным обеспечением данных компьютеров был встроенныйязык программирования Бейсик. С развитием школьной информатики каксамостоятельного предмета круг тем, рассматриваемых этим предметом, существеннорасширился и алгоритмизация стала лишь одной из них, а относительнопрограммирования в Стандарт основной школы включена фраза “Представление опрограммировании”. Полностью тема программирования включена лишь в Стандартпрофильной школы.
Темне менее в Примерной программе программированию уделено заметное место. Тамуказаны следующие темы для рассмотрения: языки программирования,их классификация; правила представления данныхоператоров: ввода, вывода, присваивания,ветвления, цикла; правила записи программы; этапы разработкипрограммы: алгоритмизация — кодирование — отладка — тестирование. Впрограмму включен также большой объем практических работ по программированию.Вопросы по программированию входят практически в каждый экзаменационный билетпо информатике для 11-го класса. Более 30% баллов ЕГЭ по информатике приходятсяна вопросы по данной теме, а с учетом логики, включенной в последнем вариантестандарта в этот же раздел, — более 40%. А различные этапы Всероссийскойолимпиады по информатике — от первого школьного этапа до пятого заключительного— фактически представляют собой олимпиады по алгоритмизации и программированию.
Программированиетрадиционно относят к сложным темам школьного курса информатики, признавая приэтом, что именно решение задач по теме алгоритмизация и программирование вмаксимальной степени способствуют развитию алгоритмического стиля мышления,который формирует общеучебные навыки. Действительно, для успешного решениязадачи, требующей составления алгоритма и написания программы, ученик должен:
1)четко понять задачу, провести ее детализацию и формализацию;
2)проанализировать, к какому классу задач она относится, какими способами(алгоритмами) ее можно решить;
3)составить алгоритм решения задачи;
4)составить программу, реализующую этот алгоритм;
5)проверить, правильно ли программа работает, ту ли задачу она решает;
6)в случае обнаружения ошибки необходимо проделать все (или некоторые)вышеперечисленные действия заново с целью исправления ошибки.
Когнитивныйанализ выполнения учебных задач показывает, что аналогичным способом решаютсязадачи по математике и физике, пишутся рефераты и доклады по любому школьномупредмету. Кроме того, все эти действия мы выполняем каждый раз, когда решаемсложные бытовые проблемы (например, ремонт в квартире), организационныепроблемы (школьный поход) и т.д.
Изучениеданной темы, бесспорно, начинается с понятия алгоритма. Этопонятие рассматривается, начиная с пропедевтического курса информатики вначальной школе и заканчивая формальным определением алгоритма, формулируемым впрофильных классах старшей школы при изучении основ теорииалгоритмов. Кроме данного определения, в Стандарте упомянуты такиетемы теории алгоритмов, как вычислимая функция, сложностьалгоритмов, алгоритмически неразрешимые проблемы иряд других достаточно сложных тем и понятий, ранее в школьной информатике нерассматривавшихся. Понятие алгоритма рассматривается совместно с понятием исполнителя иего системы команд.
Способы записи алгоритмов неотделимы от такого понятия,как алгоритмические конструкции. При изученииалгоритмических конструкций необходимо сделать акцент на то, что представлениелюбого алгоритма возможно с помощью композиции трех базовых структур(следование, ветвление, цикл). Понимание этого факта позволяет осмысленноиспользовать метод структурного программирования.
Использованиетаких алгоритмических конструкций, как ветвление и цикл, подразумеваетиспользование логических выражений, построение которыхневозможно без понятия высказывания, логическогозначения, логических операций и кванторов.
Алгоритм,представленный в форме, пригодной для восприятия и выполнения компьютером,называется программой. Для записи алгоритмов в такой форме существуютразличные языки программирования. Алгоритмическиеконструкции в языке программирования записываются с помощьюсоответствующих операторов. Информация, подаваемая навход программе, называется данными. Одной из задач информатикиявляется нахождение форм представления информации, удобных для компьютернойобработки. Информатика, как точная наука, работает с формальными (описаннымиматематически строго) структурами данных. Примерамиструктур данных являются числа, логические значения, последовательности,таблицы, строки, списки, деревья, графы и т.п. Перечисленные структуры данныхсуществуют независимо от их реализации в программировании. С этими структурамиработали математики и в XVIII, и в XIX веках, когда еще не придумаливычислительные машины и никто не знал, что наступит эра информатизации. Удачныйвыбор структуры данных для представления информации может существенно повыситьэффективность решения задачи. Реализация этих структур в языке программированияпроизводится через соответствующие типы данных.
Вшкольном курсе информатики изучаются различные алгоритмы, связанные собработкой наиболее распространенных структур данных, и если речь идет обизучении языка программирования, то в первую очередь изучаются операциис массивами. Это и поиск максимального или минимального элемента, исортировка элементов массива в определенном порядке, и ряд других алгоритмов. ВСтандарте для профильных классов средней школы упоминается и такая тема,как игры и выигрышные стратегии.
Системастатей раздела “Алгоритмизация и программирования”
Разработка программ в настоящее время — это достаточно сложный процесс,она требует и знания систем программирования, и владениятехнологией программирования, и сознательного использования одной из парадигмпрограммирования, в частности, объектно-ориентированногопрограммирования.
Тема“Алгоритмизация и программирование” изучается на всех ступенях средней школы,но на разном уровне. В начальной школе происходит знакомство на интуитивномуровне с понятиями алгоритма, алгоритмических конструкций, основ алгебрылогики. В качестве учебных задач рассматривают бытовые, игровые, сказочныеалгоритмы.
Всредних классах школы в рамках данной темы происходит уточнение понятияалгоритма, основы алгебры логики излагаются на более формальном уровне. Прирешении учебных задач учащиеся знакомятся с разными способами записиалгоритмов, изучают свойства алгоритма, рассматривают некоторые алгоритмы(алгоритм Евклида, сортировка данных и т.д.).
Встарших классах, и особенно в классах физико-математического,информационно-технологического профилей, изучение этой темы строится всоответствии со Стандартом. Успешность учащихся в освоении этой темы во многомзависит от приобретенных ими общеучебных навыков в предыдущие годы обучения.Без сомнения, навыки, составляющие основу алгоритмического мышления, должныформироваться, начиная с младших классов.
Понятиеалгоритма, являющееся фундаментальным понятием математики и информатики,возникло задолго до появления вычислительных машин. Первоначально подсловом алгоритм понимали способ выполнения арифметическихдействий над десятичными числами. В дальнейшем это понятие стали использоватьдля обозначения любой последовательности действий, приводящей к решениюпоставленной задачи. Само же слово алгоритм появилось вСредние века, когда европейцы познакомились со способами выполненияарифметических действий, описанными узбекским математиком Мухаммедом бен Мусааль-Хорезми. Слово алгоритм — европеизированное произношениеслов аль-Хорезми.
Всвоем нынешнем смысле слово алгоритм часто ассоциировалось салгоритмом Евклида, который представляет собой процесс нахождения наибольшегообщего делителя (НОД) двух чисел.
Приведемсовременное описание алгоритма Евклида с использованием блок-схемы (см.“Способы записи алгоритмов”):
Стрелка“ ”, используемая при описании данного алгоритма, обозначает операцию замещенияили присваивания (см. “Операторы языкапрограммирования”). Разумеется, в книге Евклида “Начала” этот алгоритмсформулирован не совсем так (а записан совсем не так). В данном случае мыпродемонстрировали современную формулировку этого алгоритма и одну израспространенных наглядных форм записи алгоритмов.
Любойалгоритм существует не сам по себе, а предназначен для определенного исполнителя (см.“Исполнители алгоритмов”). Алгоритм описывается в командахисполнителя, который этот алгоритм будет выполнять. Объекты, надкоторыми исполнитель может совершать действия, образуют так называемую средуисполнителя, а множество команд, которые исполнитель может выполнять,— систему команд исполнителя (СКИ).
Такимобразом, алгоритм можно рассматривать какпоследовательность команд управления работой исполнителя (предписаниеисполнителю на выполнение последовательности действий).
Ошибки времени выполнения, (исключения – exception) обычно проявляются уже при первых запускахпрограммы и во время тестирования. При возникновении ошибки в программе,запущенной из Delphi, среда разработки прерывает работу программы, и на экранепоявляется диалоговое окно, которое содержит сообщение об ошибке и информацию отипе (классе) ошибки. После возникновения ошибки программист может – либопрервать выполнение программы, ( Run — Program Reset), – либо продолжить еевыполнение, например, по шагам (Run — Step), наблюдая результат выполнениякаждой инструкции.
Вот так выглядит ошибка такого вида:
2режима трассировки:
Step over
Режимтрассировки без захода в процедуру выполняет трассировку только главнойпроцедуры, при этом трассировка подпрограмм не выполняется, вся подпрограммавыполняется за один шаг.
Trace into
В режиметрассировки с заходом в процедуру выполняется трассировка всей программы, т. е.по шагам выполняется не только главная программа, но и все подпрограммы.
Отказы. Классификация,характеристики и причины отказов
Главный источникинформации о надежности на предприятии – это сбор сведений о функциональныхотказах. Отказ – это состояние системы, при котором оборудованиене может выполнять предназначенные функции и поддерживать заданный уровеньпроизводительности. Другими словами, это событие, проявляющееся в полной иличастичной потере работоспособности оборудования или системы.
Отказы классифицируютпо ряду признаков, выявляют причины и условия возникновения отказов.Затем разрабатывают мероприятия по их предупреждению и устранению.
Похарактеру изменения параметров объекта:
· Постепенный (параметрический) отказ – этоотказ, возникающий в результате градационного, постепенного изменения одногоили нескольких параметров без резкого скачка. Постепенный отказ может бытьпредупреждён и устранён путем планового технического обслуживания. Причины: старениематериалов, коррозия, износ деталей и т.п.
· Внезапный (мгновенный) отказ. Характеризуетсяскачкообразным, внезапным изменением одного или нескольких параметров. Обычнопроявляется в виде резких самопроизвольных повреждений (трещины, обрывы, пробоии т.п.) и не сопровождается видимыми признаками его приближения. Причины: внутренниедефекты, ошибки обслуживающего персонала, нарушения режима эксплуатации. Однакочаще всего причины возникновения определяются не сразу, какое-то времяоставаясь неизвестными, и дифференцируются с помощью теории вероятности.
Посвязи с отказами других объектов:
· Независимым называют отказ, необусловленный другими отказами. Причины могут быть любыми, кромеобусловленности другими отказами.
· Зависимым считается отказ, которыйобусловлен другими отказами. Причины — повреждения и отказы другихэлементов объекта или системы.
Попричинам возникновения:
· Конструкционный отказ возникает как следствиенесовершенства и дефектов конструкции. Причины: ошибки в разработке ипроектировании объекта, занижение запасов прочности, нарушение норм ГОСТ и т.п.
· Производственный отказ обусловленнарушением технологии производства или ошибками, связанными с ремонтом. Причины: несоблюдениенорм документации, применение некачественных материалов и комплектующих,недостаточный уровень контроля качества производства и т.д.
· Эксплуатационный отказ появляетсякак следствие нарушения правил и/или условий эксплуатации оборудования и можетпроявляться как в начальный период, так и в последующее время. Причины: ошибкинизкоквалифицированного обслуживающего персонала, игнорирование/нарушениеправил технической документации, а также старение и износ оборудования по вышеуказаннымпричинам.
· Деградационный отказ характеризуетсяпостепенным приближением объекта к предельному состоянию (физическому износу)под влиянием следующих причин: износа, старения и усталости при соблюденииэксплуатационных норм производства.
Похарактеру устранения:
· Самоустраняющийся отказ– это однократный сбойработы оборудования или системы, который может исчезнуть без вмешательствачеловека либо с незначительным вмешательством. Причины: кратковременныевнешние помехи, кратковременное изменение параметров объекта.
· Перемежающийся отказ – этомногократно возникающий отказ одного и того же характера. Причины: внешниепомехи, выходящие за допустимые технические пределы и являющиеся обратимыми.
· Устойчивый отказ – отказ, который можноустранить только путем восстановления (ремонта).
Поспособу обнаружения:
· Явный (очевидный) отказ — отсутствиефункций оборудования, которое визуально обнаруживается обслуживающим персоналомв нормальных условиях.;
· Скрытый отказ — вид отказа, которыйнезаметен обслуживающему персоналу при нормальных условиях, если он возникаетавтономно.
Повремени возникновения:
· Начальный (приработочный) отказ –отказ, который на первоначальном этапе эксплуатации объекта (изделия) и восновном являющийся скрытым. Причины: плохоекачество материалов, нарушение технологий проектирования, сборки илипроизводства; отсутствие контроля качества и т.д.
· Периода нормальной эксплуатации –отказы, происходящие между периодом приработки и периодом износа. Это самыйдлительный период, в котором свойства оборудования и изделий остаютсянеизменными. Причинами отказов на этом этапе могут быть высокие нагрузки,разрушение под механическим внешним воздействием и т.д.
· Износовый отказ – это отказ, вызванныйнеобратимыми последствиями старения материалов, износа деталей. Причины -в самом определении термина.
Постепени влияния на работоспособность:
· Полный отказ характеризуется потерейработоспособности оборудования или системы, при которой невозможно дальнейшаяэксплуатация объекта.
· Частичный отказ характеризуетсясохранением работоспособности оборудования, но со снижением эффективности икачества производства. Дальнейшая эксплуатация возможна, но с ограниченияминагрузки, производительности, скорости и т.д.
Причины этих отказовзаключаются в непредусмотренных перегрузках, дефектах комплектующих иматериалов, ошибках и низкой квалификации персонала, сбоях системы управления идр.
Задание 2. Сделайтефото своих конспектов и отправьте на почту учителя.
Жду выполненных работ до 17.02.2023 1225!
