Слово "информация" происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление - pismo.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Нравственный кризис, морально-этическая и физическая деградация 1 126.23kb.
Праздник в стенах офиса 1 53.06kb.
Слово "портфолио" не склоняется, словарь допускает использовать это... 1 113.08kb.
Информация (от лат. Informatio) означает первоначальные сведения... 2 370.48kb.
В мире профессий” (сборник профессиографического материала) 8 1028.75kb.
Русское слово «варежка» происходит от словосочетания «варяжская рукавица»... 1 58.92kb.
2 глава 1 происхождение идеи соборности 12 2153.8kb.
1 Политология как наука и учебная дисциплина Слово "политология"... 2 439.97kb.
Тудегешева Т. (Туд-Кан) Кузнецк старше, чем принято считать 1 41.23kb.
93. Задачи и функции логистики. Факторы и тенденции ее развития см 1 95.15kb.
Термин политический режим производный от латинского слова regimen... 1 122.15kb.
Моделирование и формализация Моделирование как метод познания Моделирование 1 142.77kb.
Урок литературы «Война глазами детей» 1 78.68kb.
Слово "информация" происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает - страница №1/3

Билет 1

Что такое "информация" Слово "информация" происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление. Понятие «информация» является базовым в курсе информатики, невозможно дать его определение через другие, более «простые» понятия. В геометрии, например, невозможно выразить содержание базовых понятий «точка», «луч», «плоскость» через более простые понятия. Содержание основных, базовых понятий в любой науке должно быть пояснено на примерах или выявлено путем их сопоставления с содержанием других понятий.

Информация в физике. В физике мерой беспорядка, хаоса для термодинамической системы является энтропия системы, тогда как информация (антиэнтропия) является мерой упорядоченности и сложности системы. По мере увеличения сложности системы величина энтропии уменьшается, и величина информации увеличивается. Процесс увеличения информации характерен для открытых, обменивающихся веществом и энергией с окружающей средой, саморазвивающихся систем живой природы (белковых молекул, организмов, популяций животных и так далее).

Информация в биологии. В биологии, которая изучает живую природу, понятие «информация» связывается с целесообразным поведением живых организмов. Такое поведение строится на основе получения и использования организмом информации об окружающей среде. Понятие «информация» в биологии используется также в связи с исследованиями механизмов наследственности. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, то есть созданию точных копий организмов из одной клетки.

Информация в кибернетике. В кибернетике (науке об управлении) понятие «информация» связано с процессами управления в сложных системах (живых организмах или технических устройствах). Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства зависит от процессов управления, благодаря которым поддерживаются в необходимых пределах значения их параметров. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации.

Социально значимые свойства информации. Человек - существо социальное, для общения с другими людьми он должен обмениваться с ними информацией, причем обмен информацией всегда производится на определенном языке — русском, английском и так далее. Участники дискуссии должны владеть тем языком, на котором ведется общение, тогда информация будет понятной всем участникам обмена информацией. Информация должна быть полезной, тогда дискуссия приобретает практическую ценность. Бесполезная информация создает информационный шум, который затрудняет восприятие полезной информации. Примерами передачи и получения бесполезной информации могут служить некоторые конференции и чаты в Интернете.

Широко известен термин «средства массовой информации» (газеты, радио, телевидение), которые доводят информацию до каждого члена общества. Такая информация должна быть достоверной и актуальной. Недостоверная информация вводит членов общества в заблуждение и может быть причиной возникновения социальных потрясений. Неактуальная информация бесполезна и поэтому никто, кроме историков, не читает прошлогодних газет. Для того чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире, информация должна быть полной и точной. Задача получения полной и точной информации стоит перед наукой. Овладение научными знаниями в процессе обучения позволяют человеку получить полную и точную информацию о природе, обществе и технике.



Классификация информации

По способу передачи и восприятия:

По отношению к окружающей среде:

По отношению к исходному результату:

  • визуальная

  • аудиальная

  • тактильная (ощущения)

  • органолентическая (запах и вкус)

машинно-выдаваемая и воспринимаемая средствами ВТ

  • входная

  • выходная

  • внутренняя




  • исходная

  • промежуточная

  • результирующая




Язык как знаковая система

Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др.), то есть информация представляется с помощью естественных языков. В основе языка лежит алфавит, то есть набор символов (знаков), которые человек различает по их начертанию.

Наряду с естественными языками были разработаны формальные языки (системы счисления, язык алгебры, языки программирования и др. Например, системы счисления можно рассматривать как формальные языки, имеющие алфавит (цифры) и позволяющие не только именовать и записывать объекты (числа), но и выполнять над ними арифметические операции по строго определенным правилам.

Некоторые языки используют в качестве знаков не буквы и цифры, а другие символы, например химические формулы, ноты, изображения элементов электрических или логических схем, дорожные знаки, точки и тире (код азбуки Морзе) и др.


Информационные процессы Информация не существует сама по себе, она проявляется в информационных процессах.

Информационные процессы всегда протекают в каких-либо системах (биологических, социальных, технических, социотехнических). Информационный процесс - совокупность последовательных действий (операций), производимых над информацией (в виде данных, сведений, фактов, идей, гипотез, теорий и пр.) для получения какого-либо результата (достижения цели).



Сбор информации состоит из процессов поиска и отбора информации. Поиск информации всегда сопровождается ее отбором.

Методы поиска информации :непосредственное наблюдение; общение со специалистами по интересующему вас вопросу; чтение соответствующей литературы; просмотр видео-, телепрограмм; прослушивание радиопередач и аудиокассет; работа в библиотеках, архивах; запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных; другие методы.

Хранение информации процесс распространения информации во времени.

Передача - это процесс распространения информации во времени.

Обработка - это процесс изменения формы представления информации или её содержания. Обработка - это закономерный, целенаправленный, планомерный процесс.

Билет 2

Определить понятие "количество информации" довольно сложно. В решении этой проблемы существует два основных подхода. Исторически они возникли почти одновременно. В конце 1940 г. один из основоположников кибернетики американский математик Клод Шеннон развил вероятностный подход к измерению количества информации, а работы по созданию ЭВМ привели к "объемному подходу".



Количество информации как мера уменьшения неопределенности (вероятностный подход)

С точки зрения отдельного человека, ценность информации определяется тем, насколько она проясняет для него какой-либо вопрос, то есть уменьшает неопределенность ситуации. При этом количество одной и той же информации может быть оценено различными людьми по-разному. Для объективного измерения количества информации необходимо формализовать задачу.

Будем считать события равновозможными, если мы не располагаем заранее никакой информацией (статистическими данными, логическими умозаключениями и т.д.), о том, что шансы одного из событий выше или ниже, чем шансы любого другого. При этом имеется в виду, что в результате опыта обязательно наступит какое-либо событие и притом только одно.

Так, например, при подбрасывании монеты выпадение орла или решки можно считать равновозможными событиями, предполагая монету идеальной, то есть исключив из рассмотрения возможность других исходов ("зависла в воздухе", "встала на ребро"), а также влияние на исход опыта чеканки на сторонах монеты, отклонения формы реальной монеты от правильной и т. д.

Чем больше равновозможных событий, тем больше неопределенность ситуации. Минимальный размер сообщения о том, что произошло одно из двух равновозможных событий, равен одному биту. Информацию о том, что произошло первое событие, можно закодировать в двоичном алфавите нулем, а о том, что произошло второе событие – единицей.

Для уменьшения неопределенности в два раза (вместо двух возможных событий – одно реально произошедшее) требуется один бит информации. Иначе говоря, сообщение, уменьшающее неопределенность ситуации в два раза, несет один бит информации. Если его длина, подсчитанная с использованием алфавитного подхода, больше, значит, сообщение несет избыточную, с точки зрения уменьшения неопределенности, информацию.

Пример. С точки зрения уменьшения неопределенности, сообщение об исходе опыта бросания идеальной монеты (два равновозможных события) несет один бит информации.

Задача нахождения n по известному значению k = 2n решается нахождением логарифма числа k по основанию 2, поэтому, для того, чтобы закодировать информацию, уменьшающую неопределенность в k раз, необходимо log2k бит информации. Приведем таблицу некоторых двоичных логарифмов, являющихся целыми числами. n log2k


Алфавитный подход

Если информация представлена в виде дискретного сообщения, то логично считать количеством информации его длину, то есть общее число знаков в сообщении. Но длина сообщения зависит не только от содержащейся в нем информации. На нее влияет мощность алфавита используемого языка. Чем меньше знаков в используемом алфавите, тем длиннее сообщение. Так, например, в алфавите азбуки Морзе всего три знака (точка, тире, пауза), поэтому для кодирования каждой русской или латинской буквы нужно использовать несколько знаков, и текст, закодированный по Морзе, будет намного длиннее, чем при обычной записи.

Пример: Сигнал SOS: 3 знака в латинском алфавите; 11 знаков в алфавите Морзе: ··· пауза – – – пауза ···.

Для упорядочивания измерений информационный объем сообщений принято измерять в битах. Один бит соответствует одному знаку двоичного алфавита. Итак, чтобы измерить длину сообщения, его нужно представить в двоичном виде и подсчитать количество двоичных знаков – битов. При этом совсем не обязательно уметь интерпретировать сообщения.

Пример: Пусть сообщение в двоичном алфавите выглядит следующим образом: 000100010001. Мы не знаем, какая информация была заложена в этом сообщении, но можем легко подсчитать его длину – 12 двоичных знаков, следовательно, его информационный объем равен 12-ти битам.

Такой способ измерения количества информации называется алфавитным подходом. При этом измеряется не содержание информации с точки зрения его новизны и полезности, а размер несущего информацию сообщения. Мы уже убедились, что при алфавитном подходе к определению количества информации одни и те же сведения, закодированные по-разному, будут иметь различный информационный объем. Сообщения одинаковой длины могут нести совершенно как совершенно бесполезные сведения, так и нужную информацию. Пример: Применяя алфавитный подход, получаем, что информационный объем слов “фыырпбьощ” и “компьютер” совершенно одинаков, а слов “ученик” и “учащийся” – различен.

Если алфавит содержит 2n знаков, то каждый из его знаков можно закодировать с помощью n знаков двоичного алфавита. Таким образом, объем информации, содержащейся в сообщении длиной m при использовании алфавита мощностью 2n, равен m·n бит.
Пример:

Найдем информационный объем слова SOS, записанного в компьютерной кодировке. При кодировании букв в компьютере используется либо алфавит ASCII (American Standard Code for Information Interchange — американский стандартный код обмена информацией), состоящий из 28=256 знаков, либо алфавит Unicode, мощность которого 216 = 65536. В слове SOS три буквы, следовательно, его информационный объем 3·8=24 или 3·16=48 бит, в зависимости от используемой кодировки.

Алфавитный подход удобен при подсчете количества информации, хранимого, передаваемого и обрабатываемого техническими устройствами. Действительно, устройствам нет дела до содержательной стороны сообщений. Компьютеры, принтеры, модемы работают не с самой информацией а с ее представлением в виде сообщений. Оценить информационные результаты их работы как полезные или бесполезные может только человек.

Единицы измерения информации

Для удобства, помимо бита используются более крупные единицы измерения количества информации. Вот соотношения между ними:



То, что отношения между единицами измерения кратны степеням 2, объясняется большим теоретическим и практическим значением двоичного кодирования в информатике.



Билет 3

Кодирование информации

Представление информации происходит в различных формах в процессе восприятия окружающей среды живыми организмами и человеком, в процессах обмена информацией между человеком и человеком, человеком и компьютером, компьютером и компьютером и так далее. Преобразование информации из одной формы представления (знаковой системы) в другую называется кодированием.

Средством кодирования служит таблица соответствия знаковых систем, которая устанавливает взаимно однозначное соответствие между знаками или группами знаков двух различных знаковых систем.

В процессе обмена информацией часто приходится производить операции кодирования и декодирования информации. При вводе знака алфавита в компьютер путем нажатия соответствующей клавиши на клавиатуре происходит кодирование знака, то есть преобразование его в компьютерный код. При выводе знака на экран монитора или принтер происходит обратный процесс - - декодирование, когда из компьютерного кода знак преобразуется в его графическое изображение.



Двоичное кодирование информации

В компьютере для представления информации используется двоичное кодирование, так как удалось создать надежно работающие технические устройства, которые могут со стопроцентной надежностью сохранять и распознавать не более двух различных состояний (цифр):



  • электромагнитные реле (замкнуто/разомкнуто), широко использовались в конструкциях первых ЭВМ;

  • участок поверхности магнитного носителя информации (намагничен/размагничен);

  • участок поверхности лазерного диска (отражает/не отражает);

  • триггер , может устойчиво находиться в одном из двух состояний, широко используется в оперативной памяти компьютера.

Все виды информации в компьютере кодируются на машинном языке, в виде логических последовательностей нулей и единиц.

Цифры двоичного кода можно рассматривать как два равновероятных состояния (события). При записи двоичной цифры реализуется выбор одного из двух возможных состояний (одной из двух цифр) и, следовательно, она несет количество информации, равное 1 биту.

Даже сама единица измерения количества информации бит (bit) получила свое название от английского словосочетания BInary digiT (двоичная цифра).

Важно, что каждая цифра машинного двоичного кода несет информацию в 1 бит. Таким образом, две цифры несут информацию в 2 бита, три цифры — в 3 бита и так далее. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного машинного кода.



Представление числовой информации с помощью систем счисления

Для записи информации о количестве объектов используются числа. Числа записываются с использованием особых знаковых систем, которые называются системами счисления. Алфавит систем счисления состоит из символов, которые называются цифрами. Например, в десятичной системе счисления числа записываются с помощью десяти всем хорошо известных цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Все системы счисления делятся на две большие группы: позиционные и непозиционные системы счисления. В позиционных системах счисления значение цифры зависит от ее положения в числе, а в непозиционных — не зависит.

Римская непозиционная система счисления. Самой распространенной из непозиционных систем счисления является римская. В качестве цифр в ней используются: I (1), V (5), X (10), L (50), С (100), D (500), М (1000).
Значение цифры не зависит от ее положения в числе. Например, в числе XXX (30) цифра X встречается трижды и в каждом случае обозначает одну и ту же величину - число 10, три числа по 10 в сумме дают 30.

Позиционные системы счисления. Первая позиционная система счисления была придумана еще в Древнем Вавилоне, причем вавилонская нумерация была шестидесятеричной, то есть в ней использовалось шестьдесят цифр! Интересно, что до сих пор при измерении времени мы используем основание, равное 60 (в 1 минуте содержится 60 секунд, а в 1 часе - 60 минут).

В XIX веке довольно широкое распространение получила двенадцатеричная система счисления. До сих пор мы часто употребляем дюжину (число 12): в сутках две дюжины часов, круг содержит тридцать дюжин градусов и так далее.

Наиболее распространенными в настоящее время позиционными системами счисления являются десятичная, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная. Каждая позиционная система имеет определенный алфавит цифр и основание.

Двоичное кодирование текстовой информации

Для кодирования одного символа требуется 1 байт информации.

Если рассматривать символы как возможные события, то можно вычислить, какое количество различных символов можно закодировать: N = 2 I = 2 8 = 256.

Такое количество символов вполне достаточно для представления текстовой информации, включая прописные и строчные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы и пр.

Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111. Таким образом, человек различает символы по их начертаниям, а компьютер - по их кодам.

К сожалению, в настоящее время существуют пять различных кодовых таблиц для русских букв (КОИ8, СР1251, СР866, Mac, ISO), поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут правильно отображаться в другой.

В настоящее время широкое распространение получил новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ не один байт, а два, поэтому с его помощью можно закодировать не 256 символов, а N = 2 16 = 65536 различных символов.



С развитием IBM PC международным стандартом стала таблица кодов ASCII.

Сегодня очень многие люди для подготовки писем, документов, статей, книг и пр. используют компьютерные текстовые редакторы. Компьютерные редакторы, в основном, работают с алфавитом размером 256 символов.

В этом случае легко подсчитать объем информации в тексте. Если 1 символ алфавита несет 1 байт информации, то надо просто сосчитать количество символов, полученное число даст информационный объем текста в байтах.

Пусть небольшая книжка, сделанная с помощью компьютера, содердит 150 страни; на каждой странице - 40 строк, в каждой строке - 60 символов. Значит страница содержит 40 х 60 = 2400 байт информации. Объем всей информации в книге: 2400 х 150 = 360 000 байт.

Возьмем число 57. При использовании в тексте каждая буква будет представлена своим кодом в соответствии с таблицей ASCII. В двоичной системе - это 00110101 00110111. При использовании в вычислениях, код этого числа будет получен по правилам перевода в двоичную систему и получим - 00111001.

Билет 4

Кодирование информации в компьютере

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 1 и 0 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организовано два важных процесса: кодирование, которое обеспечивается устройствами ввода при преобразовании входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, то есть в двоичный код и декодирование, которое обеспечивается устройствами вывода при преобразовании 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 или сигнал имеет низкий уровень; 1 — наличие сигнала или сигнал имеет высокий уровень. Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования — длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом простых элементов, чем с небольшим количеством сложных.



Кодирование графической информации. Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно мя способами — как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора. Объем растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объема одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, так как точка может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя цифрами — 0 или 1.

Для кодирования 8 цветов необходимо 3 бита; для 16 цветов — 4 бита; для 6 цветов — 8 битов (1 байт) и т.д.

Кодирование звуковой информации. Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация. Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. В таком случае количество уровней сигнала будет равно 65536.

При двоичном кодировании непрерывного звукового сигнала он заменяется последовательностью дискретных уровней сигнала. Качество кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, т.е. от частоты дискретизации. Чем больше количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.

Количество измерений в секунду может лежать в диапазоне от 8000 до 48000, т.е. частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц - качество звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стерео-режимы.

Стандартная программа Windows Звукозапись играет роль цифрового магнитофона и позволяет записывать звук, т.е. дискретизировать звуковые сигналы, и сохранять их в звуковых файлах в формате wav. Также эта программа позволяет производить простейшее редактирование звуковых файлов.

Представление видеоинформации

В последнее время компьютер все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей такой работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов. Следует четко представлять, что обработка видеоинформации требует очень высокого быстродействия компьютерной системы. Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется дискретная по своей сути технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные.

Существует множество различных форматов представления видеоданных.

В среде Windows, например, уже боле 10 лет (начиная с версии 3.1) применятся формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлых с расширением AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео).

Большое рапространение получила технология под названием DivX (происходит от сокращения слова Digital Video Express). Благодаря DivX удалось достигнуть степени сжатия, позволившей вместить качественную запись полнометражного фильма на один компакт диск - сжать 4,7 Гб DVD-фильма до 650 Мб.

Что такое "мультимедиа"?

Мультимедиа – это собирательное понятие для различных компьютерных технологий, использующих динамические (движущиеся) изображения и звуковые эффекты. Само слово “мультимедиа“ происходит от двух латинских корней multi – много и media – средство. Использование видео- и аудиоэффектов обеспечивает наглядность представления информации, позволяет преподносить ее в более привлекательном с эстетической точки зрения виде. Примерами программных систем, широко использующих средства мультимедиа, являются системы подготовки презентаций, обучающие системы, в том числе компьютерные тренажеры и виртуальные лаборатории, компьютерные энциклопедии, фоно- и видеотеки, игры. Основными объектами мультимедиа в настоящее время являются записи звука и динамических изображений, представленные в различных цифровых форматах. Практически все программные системы, использующие мультимедиа-объекты, являются интерактивными, то есть ведущими интенсивный диалог с пользователем, поэтому для них очень важна возможность не только качественного, но и быстрого воспроизведения звука и изображений.

Широко распространены программы, служащие для воспроизведения объектов мультимедиа. Такие программы называются проигрывателями или плеерами (от английского «player»).

Билет 5

Передача, хранение и обработка информации представляют собой информационные процессы, протекающие в социальных, биологических и технических системах.



Передача - это процесс распространения информации в пространстве.

Передача информации производится путем посылки сообщений, которые, в свою очередь, передаются сигналами, способными распространяться в различных физических средах. В компьютерной технике сообщения обычно передаются с помощью электрических сигналов. Если есть физическая возможность передать сигнал от источника к приемнику, то говорят, что между ними существует канал связи. Основными характеристиками канала связи являются надежность передачи информации и его пропускная способность, то есть скорость передачи информации по каналу.



Кодирующее устройство устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника информации к виду, удобному для передачи.

Декодирующее устройство — устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.

Канал связи характеризуется:



  • пропускной способностью

  • помехозащищенностью

Пропускная способность канала – это отношение количества переданной информации ко времени, затраченному на передачу. Она измеряется в битах в секунду и кратных единицах:



Пример 1. Пусть по каналу передается 30 Кб информации за 2 мин. Найдем пропускную способность канала. По определению она равна



Пример 2. Пусть по каналу с пропускной способностью 512 бит/с требуется передать 2Кб информации. Определим время, необходимое для передачи. Оно равно

В восприятии человеком информации о внешнем мире основную роль играют зрительные образы. Физиологи установили, что около 90% информации человек воспринимает зрением, примерно 9% – слухом, и оставшийся 1% остальными органами чувств.


Билет 6

За время своего существования человечество выработало правила поведения в определенных ситуациях для достижения поставленных целей. Часто эти правила можно представить в виде инструкций, состоящих из последовательно выполняемых пунктов (шагов). Так, например, в первобытном обществе инструкция охотникам по восполнению продовольственных запасов племени могла бы выглядеть следующим образом:



  1. Найти тропу, по которой часто ходят мамонты.

  2. Вырыть на ней большую глубокую яму и замаскировать ветками.

  3. Спрятаться и ждать, пока в яму не провалится мамонт.

  4. Закидать провалившегося мамонта копьями и камнями.

  5. Разделать тушу и доставить ее к хижинам племени.

Возможно, что некоторые наскальные рисунки, сделанные до возникновения письменности, представляли собой своеобразную запись таких инструкций.

Само слово "алгоритм" происходит от "algorithmi" - латинской формы написания имени выдающегося математика IX века аль-Хорезми, который сформмулировал правила выполнения арифметических операций.



Алгоритм – это понятное и точное предписание исполнителю выполнить конечную последовательность команд, приводящую от исходных данных к искомому результату. Алгоритм выполняется за определенное количество шагов. Шаг – отдельное законченное действие.

Алгоритм деления отрезка АВ пополам:
1) поставить ножку циркуля в точку А;
2) установить раствор циркуля равным длине отрезка АВ;
3) провести окружность;
4) поставить ножку циркуля в точку В;
5) провести окружность;
6) через точки пересечения окружностей провести прямую;
7) отметить точку пересечения этой прямой с отрезком АВ.

Каждое указание алгоритма предписывает исполнителю выполнить одно конкретное законченное действие. Исполнитель не может перейти к выполнению следующей операции, не закончив полностью выполнения предыдущей. Предписания алгоритма надо выполнять последовательно одно за другим, в соответствии с указанным порядком их записи. Выполнение всех предписаний гарантирует правильное решение задачи. Данный алгоритм будет понятен исполнителю, умеющему работать с циркулем и знающему, что такое поставить ножку циркуля, провести окружность и т. д.


Анализ примеров различных алгоритмов показывает, что запись алгоритма распадается на отдельные указания исполнителю выполнить некоторое законченное действие. Каждое такое указание называется командой. Команды алгоритма выполняются одна за другой. После каждого шага исполнения алгоритма точно известно, какая команда должна выполняться следующей. Поочередное выполнение команд алгоритма за конечное число шагов приводит к решению задачи, к достижению цели. Разделение выполнения решения задачи на отдельные операции (выполняемые исполнителем по определенным командам) — важное свойство алгоритмов, называемое дискретностью.

Исполнитель алгоритмов

Исполнитель алгоритма — это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Система команд исполнителя (СКИ) – это все команды, которые исполнитель умеет выполнять.

Каждый исполнитель может выполнять команды только из некотоpого стpого заданного списка — системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия пpименимости (в каких состояниях сpеды может быть выполнена команда) и описаны pезультаты выполнения команды . Напpимеp, команда Pобота "ввеpх" может быть выполнена, если выше Pобота нет стены. Ее pезультат — смещение Pобота на одну клетку ввеpх.

После вызова команды исполнитель совеpшает соответствующее элементаpное действие .

Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается пpи недопустимом для нее состоянии сpеды.

Среда исполнителя – обстановка, в которой функционирует исполнитель.

Исполнителями могут быть машины: станки, роботы, компьютеры;растения: подсолнечник (разворачивается на солнце), кувшинки (закрываются на ночь); животные: дрессированная собака (санитар, розыскная, охотничья), кошка, люди: ученик, рабочий, учитель, ...

Исполнитель Робот понимает только ограниченный набор команд, которые входят в его СКИ (список команд исполнителя).



СКИ Робота:

направо; повернуться на 90 градусов вправо
налево; повернуться на 90 градусов влево
кругом; развернуться кругом (на 180 градусов)
вперед ( n ); перейти на n клеток вперед
назад ( n ); перейти на n клеток назад
Свойства алгоритма

  1. Понятность для исполнителя — т.е. исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.

  2. Дискpетность (прерывность, раздельность) — т.е. алгоpитм должен пpедставлять пpоцесс pешения задачи как последовательное выполнение пpостых (или pанее опpеделенных) шагов (этапов).

  3. Опpеделенность — т.е. каждое пpавило алгоpитма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для пpоизвола. Благодаpя этому свойству выполнение алгоpитма носит механический хаpактеp и не тpебует никаких дополнительных указаний или сведений о pешаемой задаче.

  4. Pезультативность (или конечность). Это свойство состоит в том, что алгоpитм должен пpиводить к pешению задачи за конечное число шагов.

  5. Массовость . Это означает, что алгоpитм pешения задачи pазpабатывается в общем виде, т.е. он должен быть пpименим для некотоpого класса задач, pазличающихся лишь исходными данными. Пpи этом исходные данные могут выбиpаться из некотоpой области, котоpая называется областью пpименимости алгоpитма.

В какой форме записываются алгоритмы? На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

  • словесная (записи на естественном языке);

  • графическая (изображения из графических символов);

  • псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);

  • программная (тексты на языках программирования).

Графический способ записи алгоритмов (блок-схема)

Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным.

При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой .

В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий.

Основные алгоритмические блоки



Начало-Конец (блок начала и конца алгоритма)



Процесс (вычислительное действие или последовательность действий)



Решение (проверка условия)



Ввод-вывод (ввод или вывод в общем виде)

 



Модификация (начало цикла)





Билет 7

Алгоритмические конструкции

Внутри алгоритмов можно выделить группы шагов, отличающиеся внутренней структурой – алгоритмические конструкции.



Основными алгоритмическими конструкциями являются линейная последовательность шагов, ветвление и цикл.

Линейная последовательность шагов: Группа шагов алгоритма, всегда выполняемых последовательно друг за другом без каких-либо условий, называется линейной последовательностью. Если весь алгоритм представляет собой линейную последовательность шагов, то его называют линейным.


Язык блок-схем

Алгоритмический язык



нач


действие 1




действие 2
.
кон

 
Пример программы на языке программирования Pascal
{программа вычисляет площадь прямоугольника}

Program ploshad;
var a,b,s:word;
begin
write('a=');
read (a);
write ('b=');
read (b);
s:=a*b;
writeln ('площадь прямоугольника', s);
end.

Ветвление представляет собой алгоритмическую конструкцию, в которой выполнение того или иного шага зависит от истинности условия.

Если условие истинно, то будет выполнено только действие1, в противном случае будет выполнено только действие2.

В языках программирования высокого уровня ветвление обычно реализуется с помощью оператора (команды) IF. (См. оператор If в Паскале, оператор If в языке Basic.)


Язык блок-схем

Алгоритмический язык



если условие

то действия 1
иначе действия 2

все
Пример программы на языке программирования Pascal

{Программа, которая находит наибольшее из трех чисел}



Program maximal;
var a,b,c,d:word;
begin
write ('a,b,c'');
read (a,b,c);
if a>b then d:=a
else d:=b;
if c>d tnen d:=c then
writeln ('наибольшее',d);
end.

Цикл представляет собой алгоритмическую конструкцию, в которой многократно выполняется одна и та же последовательность шагов, называемая телом цикла. Каждое однократное исполнение тела цикла называется итерацией. Если тело цикла было выполнено N раз, говорят, что было произведено N итераций.

Различают циклы с предусловием, с постусловием, циклы со счетчиком.









Цикл типа Пока 

Цикл типа До тех пор

Цикл типа Для  

нц пока условие
тело цикла (последовательность действий)
кц

нц до тех пор

тело цикла (последовательность действий)


условие
кц

нц для i от i1 до i2
тело цикла (последовательность действий)
кц

Разработка алгоритмов методом последовательной детализации. Вспомогательные алгоритмы

Процесс решения сложной задачи довольно часто сводится к решению нескольких более простых подзадач. Соответственно при разработке сложного алгоритма он может разбиваться на отдельные алгоритмы, которые называются вспомогательными. Каждый такой вспомогательный алгоритм описывает решение какой-либо подзадачи.

Процесс построения алгоритма методом последовательной детализации состоит в следующем. Сначала алгоритм формулируется в «крупных» блоках (командах), которые могут быть непонятны исполнителю (не входят в его систему команд) и залисываются как вызовы вспомогательных алгоритмов. Затем происходит детализация, и все вспомогательные алгоритмы подробно расписываются с использованием команд, понятных исполнителю.

Рассмотрим процесс создания алгоритма Домик для исполнителя Чертежник методом последовательной детализации. Пусть необходимо нарисовать домик с крышей.

Сначала запишем алгоритм, состоящий из крупных блоков. Такими блоками, содержащими «непонятные» для исполнителя Чертежник команды, являются блоки стена, крыша. Теперь детализируем эти блоки и запишем их в виде вспомогательных алгоритмов, содержащих понятные Чертежнику команды.

В результате мы имеем основной алгоритм (домик), созданный методом последовательной детализации, в который входят как составные части два вспомогательных алгоритма (стена, крыша).



Билет 8

Понятие языка определяется во взаимодействии синтаксических и семантических правил. Синтаксические правила показывают, как образуется данное понятие из других понятий и букв алфавита, а семантические правила определяют свойства данного понятия.

Имена (идентификаторы) — употpебляются для обозначения объектов пpогpаммы (пеpеменных, массивов, функций и дp.).

Опеpации . Типы операций:

аpифметические опеpации + , - , * , / и дp. ; логические опеpации и, или, не ;

опеpации отношения < , > , <=, >= , = , <> ; опеpация сцепки (иначе, "присоединения", "конкатенации") символьных значений дpуг с другом с образованием одной длинной строки; изображается знаком "+".



Данные величины, обpабатываемые пpогpаммой. Имеется тpи основных вида данных: константы, пеpеменные и массивы.

Константы — это данные, которые зафиксированы в тексте программы и не изменяются в процессе ее выполнения.

  • числовые 7.5, 12; - логические да (истина) , нет (ложь);

- символьные "А", "+"; - литеpные "abcde", "информатика", "" (пустая строка).

Пеpеменные обозначаются именами и могут изменять свои значения в ходе выполнения пpогpаммы. Пеpеменные бывают целые, вещественные, логические, символьные и литерные.

Массивы — последовательности однотипных элементов, число которых фиксировано и которым присвоено одно имя. Положение элемента в массиве однозначно определяется его индексами (одним, в случае одномерного массива, или несколькими, если массив многомерный). Иногда массивы называют таблицами.

Выpажения — пpедназначаются для выполнения необходимых вычислений, состоят из констант, пеpеменных, указателей функций (напpимеp, exp(x)), объединенных знаками опеpаций. Выражения записываются в виде линейных последовательностей символов (без подстрочных и надстрочных символов, "многоэтажных" дробей и т.д.), что позволяет вводить их в компьютер, последовательно нажимая на соответствующие клавиши клавиатуры. Различают выражения арифметические, логические и строковые.

  • Арифметические выражения служат для определения одного числового значения . Например, (1+sin(x))/2. Значение этого выражения при x=0 равно 0.5, а при x=p/2 - единице.

  • Логические выражения описывают некоторые условия, которые могут удовлетворяться или не удовлетворяться . Таким образом, логическое выражение может принимать только два значения — "истина" или " ложь" ( да или нет ). Рассмотрим в качестве примера логическое выражение x*x + y*y < r*r , определяющее принадлежность точки с координатами (x,y) внутренней области круга радиусом r c центром в начале координат. При x=1, y=1, r=2 значение этого выражения — "истина" , а при x=2, y=2, r=1 — "ложь" .

  • Значения строковых (литерных) выражений — текcты . В них могут входить литерные константы, литерные переменные и литерные функции, разделенные знаком операции сцепки. Например, А + В означает присоединение строки В к концу строки А. Если А = "куст ", а В = "зеленый", то значение выражения А+В есть " куст зеленый" .

Операторы (команды). Оператор — это наиболее крупное и содержательное понятие языка: каждый оператор представляет собой законченную фразу языка и определяет некоторый вполне законченный этап обработки данных. В состав опеpатоpов входят: ключевые слова; данные; выpажения и т.д.

Операторы подpазделяются на исполняемые и неисполняемые. Неисполняемые опеpатоpы пpедназначены для описания данных и стpуктуpы пpогpаммы, а исполняемые — для выполнения pазличных действий (напpимеp, опеpатоp пpисваивания, опеpатоpы ввода и вывода, условный оператор, операторы цикла, оператор процедуры и дp.).



Линейная алгоритмическая структура





Для представления алгоритма в виде, понятном компьютеру, служат языки программирования. Сначала разрабатывается алгоритм действий, а потом он записывается на одном из таких языков. В итоге получается текст программы - полное, законченное и детальное описание алгоритма на языке программирования. Затем этот текст программы специальными служебными приложениями, которые называются трансляторами, либо переводится в машинный код (язык нулей и единиц), либо исполняется.
Языки программирования - искусственные языки. От естественных они отличаются ограниченным числом "слов", значение которых понятно транслятору, и очень строгими правилами записи команд (операторов).

Существует большое количество алгоритмов, в которых команды должны быть выполнены одна за другой. Такие алгоритмы называются линейными. Программа имеет линейную структуру, если все операторы (команды) выполняются последовательно друг за другом.

Пример: программа, складывающая два числа

Program summa;


var a, b, c: integer;
begin
write ('a'); readln (a);
write ('b'); readln (b);
c: = a + b;
writeln ('Результат:', c);
end.

Присваивание. Процесс решения вычислительной задачи - это процесс последовательного изменения значений переменных. В итоге - в определенных переменных получается результат. Переменная получает определенное значение в результате присваивания. Присваивание - это занесение в ячейку, отведенную под переменную, определенного значения в результате выполнения команды. Для задания значения переменной служит оператор присваивания. Он записывается так:
(относительно языка Pascal) переменная:=значение (или просто: переменная:=значение)
Пример:
a:=16
chislo: = 15

При выполнении оператора присваивания переменная, имя которой указано слева от знака равенства, получает значение, равное значению выражения (арифметического, строкового или логического), которое находится справа от знака равенства.



Билет 9

Логика - это наука о формах и способах мышления.

Основоположником формальной логики является Аристотель, который впервые отделил логические формы мышления от его содержания.

Мышление всегда осуществляется в каких-то формах. Выделяют три основные: понятия, высказывание и умозаключение.

Высказывание - это формулировка своего понимания окружающего мира. Высказывание является повествовательным предложением, в котором что-либо отрицается или утверждается.

По поводу высказывание можно сказать, истинно оно или ложно. Истинным будет высказывание, в котором связь понятий правильно отражает свойства отношения реальных вещей. Ложным высказывание будет, если оно противоречит реальной действительности.



Пример: "Буква а - гласная". (это истинное высказывание).

Алгебра логики

Алгебра - это наука об общих операциях, аналогичных сложению и умножению, которые выполняются не только над числами, на и над другими математическими объектами, в том числе и над высказываниями. Такая алгебра называется алгеброй логики. Алгебра логики отвлекается от смысловой содержательности высказываний и принимает во внимание только истинность или ложность высказывания.

Логическая переменная - это простое высказывание, содержащее только одну мысль. Ее символическое обозначение - латинская буква (например, A, B,C,F). Значением логическое переменной могут быть только константы ИСТИНА (1) и ЛОЖЬ (0).


А

В

F = A /\ B

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1


следующая страница >>