>>Информатика: Ветвление и последовательная детализация алгоритма

§ 31. Ветвление и последовательная детализация алгоритма

Основные темы параграфа:

♦ команда ветвления;
♦ неполная форма ветвления;
♦ пример задачи с двухшаговой детализацией.

Команда ветвления

Познакомимся еще с одной командой ГРИС. Она называется командой ветвления. Формат команды ветвления такой:

если <условие>
то <серия 1>
иначе <серия 2>
кв

Служебное слово кв обозначает конец ветвления.

По-прежнему ГРИС может проверять только два условия: «впереди край?» или «впереди не край?». <Серия> - это одна или несколько следующих друг за другом команд. Если <условие> справедливо, то выполняется <серия 1>, в противном случае - <серия 2>. Пример показан на рис. 5.12.

Такое ветвление называется полным.

Неполная форма ветвления

если впереди край
то поворот
кв

если <условие>
то <серия>
кв

Здесь <серия> выполняется, если <условие> справедливо.

Составим последнюю, сравнительно сложную программу для ГРИС. На этом примере вы увидите, что применение метода последовательной детализации облегчает решение некоторых «головоломных» задач.

Пример задачи с двухшаговой детализацией

Задача 6. Построить орнамент, состоящий из квадратов, расположенных по краю поля. Исходное положение ГРИС - в верхнем левом углу, направление на юг (рис. 5.14).

Процедуру, рисующую цепочку квадратов от края до края поля, назовем РЯД. Процедуру, рисующую один квадрат, назовем КВАДРАТ. Сначала напишем основную программу

программа Орнамент
нач
сделай РЯД
поворот
сделай РЯД
поворот
сделай РЯД
поворот
сделай РЯД
кон

Теперь напишем процедуры РЯД и КВАДРАТ:

В процедуре РЯД в теле цикла содержится неполное ветвление. Структуру такого алгоритма можно назвать так: цикл с вложенным ветвлением.

На рис. 5.15 приведена блок-схема процедуры РЯД.

Составление этой программы потребовало двух шагов детализации алгоритма, которые выполнялись в такой последовательности:

Теперь вам известны все команды управления графическим исполнителем. Их можно разделить на три группы: простые команды; команда обращения к процедуре; структурные команды. К третьей группе относятся команды цикла и ветвления.

Коротко о главном

Команда ветвления имеет следующий формат:

если <условие>
то <серия 1>
иначе <серия 2>
кв

Если <условие> истинно, то выполняются команды, составляющие <серию 1>, если ложно, то - <серию 2>.

Неполная команда ветвления имеет следующий формат:

если <условие>
то <серия>
кв

Если условие истинно, то выполняется <серия>, если ложно, то сразу происходит переход к следующей команде алгоритма.

Сложные алгоритмы удобно строить путем пошаговой детализации.

Вопросы и задания

1. Что такое пошаговая детализация?
2. Из каких команд могут состоять вспомогательные алгоритмы последнего уровня детализации?
3. Какой формат имеет команда ветвления? Какие действия исполнителя она определяет?
4. Чем отличается полное ветвление от неполного?
5. Путем пошаговой детализации составьте программы управления графическим исполнителем для решения следующих задач:
расчертить все поле горизонтальными пунктирными линиями;
нарисовать квадраты во всех четырех углах поля;
расчертить все поле в клетку со стороной, равной шагу.

Чему вы должны научиться, изучив главу 5

Освоить программное управление одним из учебных графических исполнителей.
Составлять линейные программы.
Составлять циклические программы.
Составлять программы, содержащие ветвления.
Описывать и использовать вспомогательные алгоритмы (подпрограммы).
Применять метод последовательной детализации.

И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова, Информатика, 9 класс
Отослано читателями из интернет-сайтов

Вся информатика онлайн, список тем по предметам, сборник конспектов по информатике, домашняя работа , вопросы и ответы, рефераты по информатике 9 класс , планы уроков

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку,

Метод последовательной детализации.

Информатика 11 класс

МОУ «Школа-лицей №1»

г Алушта

Учитель: Литвинович В.П.

Метод последовательной детализации является одним из основных методов структурного программирования.

Суть этого метода заключается в разработке сложных алгоритмов путем построения иерархии

подзадач.

Суть метода:

• Анализируется исходная задача.
• Выделяются подзадачи.
• Строится иерархия подзадач
• Составляется алгоритм (программа) основной задачи
• Составляется вспомогательный алгоритм (подпрограммы) с последовательным углублением уровня.

Пример 1 Вычислить площадь выпуклого N- угольника, заданного координатами своих вершин.

Найти площадь выпуклого многоугольника:

Площадь многоугольника

определяется, как сумма

площадей N-2 треугольников.

S- треугольника определяется:

по формуле Герона

S =√(p(p-a)(p-b)(p-c)

Первый шаг детализации Стороны треугольника определяются по теореме Пифагора: Исходные данные, координаты вершин треугольника можно задать с помощью массива:

Организация данных

Второй шаг детализации: Запрограммируем процедуру Treugolnik. В разделе подпрограмм этой процедуры запишем лишь интерфейс подпрограммы Line, создав функцию.

Третий шаг детализации Запрограммируем функцию Line. Координаты концов отрезка задаем параметрами: x a, Y a –первая точка, x b, У b – вторая.

Собираем все проделанные шаги и составляем программу:

………………………………………………………………………………………… ..

Применение метода последовательной детализации

• Над большим программным проектом работает несколько специалистов.
• Руководитель группы проектирует многоуровневую структуру алгоритма и составляет основную программу, а написание подпрограмм поручает другим программистам.
• Программистам необходимо договорится об интерфейсе подпрограмм: именах, параметрах.
• Внутренне устройство подпрограммы работа программиста
• Большие проекты подпрограмм объединяются в МОДУЛИ.

Домашнее задание. § 2.2.11 чит. Запомнить …

Практическая работа № 6. Проверить работу программы N ugolnik

Задать N = 4

Вычислить площадь квадрата с длинами сторон равными 2 и координатами вершин:

Получить результат.

Конец

Каждый блок может содержать в себе как простую команду, так и сложную структуру, но обязательно должен иметь один вход и один выход.

Ветвление - алгоритмическая альтернатива. С помощью этой команды, которую еще называют развилкой, осуществляется выбор одного из двух возможных действий в зависимости от условия. После завершения команды происходит выход на общее продолжение:

На псевдокоде эта команда в общем виде записывается так:

если <условие>

то <действие 1>

иначе <действие 2>

Действия, указанные после служебных слов то ииначе , могут быть простыми или составными командами. При исполнении команды ветвления выполняется только одно из действий: если условие соблюдено, то выполняется действие1, в противном случае – действие2.

Команда ветвления может использоваться в сокращенной форме (коррекция) , когда в случае несоблюдения условия никакое действие не выполняется. На псевдокоде коррекция записывается так:

если <условие>

то <действие >

Команда повторения (цикл). Большинство алгоритмов содержат серии многократно повторяемых команд. Если такие команды записывать в виде составной команды следования, то каждую повторяемую команду пришлось бы выписывать ровно столько раз, сколько раз она повторяется. Но это очень неэкономный способ записи. Поэтому для обозначения многократно повторяемых действий используют специальную конструкцию, называемую циклом.

Составная команда цикла, называемая также командой повторения, содержит условие, которое используется для определения количества повторений. Рассмотрим три типа команды повторения.

Команда повторения с предусловием записывается на псевдокоде следующим образом:

пока <условие >

повторять <действие>

Под действием, как и прежде, понимается простая или составная команда. Исполнение такой команды повторения состоит в том, что сначала проверяется условие (отсюда и название – цикл с предусловием), и если оно соблюдено, то выполняется команда, записанная после служебного слова повторять. После этого снова проверяется условие. Выполнение цикла завершается, когда условие перестает соблюдаться. Для этого необходимо, чтобы команда, выполняемая в цикле, влияла на условие.

Запись команды повторения с предусловием на языке блок-схем выглядит так:

Команда повторения с постусловием выполняется аналогично, только условие проверяется после выполнения команды, а повторение выполнения команды происходит в том случае, когда условие не соблюдено, т.е. повторение производится до соблюдения условия (поэтому этот тип цикла называют также циклом “до"). На псевдокоде и языке блок-схем цикл с постусловием записывается следующим образом:

повторять

действие

до условие

Под действием, как и прежде, понимается простая или составная команда.

Цикл с параметром (известным количеством повторений)

Для параметр:= N1 до N2 делать

действие

N1, N2 – выражения, определяющие соответственно начальное и конечное значения параметра цикла, N3 –шаг изменения параметра цикла.

Если N1< N2, то N3 >0.

Если N1> N2, то N3 <0.

Теоретически необходимым и достаточным является лишь первый тип цикла - цикл с предусловием . Любой циклический алгоритм можно построить с его помощью. Это более общий вариант цикла, чем цикл-до и цикл с параметром. Но, в ряде случаев применение цикла-до и цикла с параметром оказывается более удобным.

Структурный подход требует соблюдения стандарта в изображении блок-схем алгоритмов. Чертить их нужно так, как это делалось во всех приведенных примерах. Каждая базовая структура должна иметь один вход и один выход . Нестандартно изображенная блок-схема плохо читается, теряется наглядность и семантика алгоритма.

Чаще всего алгоритм содержит комбинации базовых команд, соединенных между собой. Соединяться эти структуры могут двумя способами: последовательным и вложенным . Эта ситуация аналогична той, которая наблюдается в электротехнике, где любая сколь угодно сложная электрическая цепь может быть разложена на последовательно и параллельно соединенные участки.

Если блок, составляющий тело цикла, сам является циклической структурой, то, значит, имеют место вложенные циклы. В свою очередь, внутренний цикл может иметь внутри себя еще один цикл и т.д. В связи с этим вводится представление о глубине вложенности циклов. Точно так же и ветвления могут быть вложенными друг в друга.

Иногда в литературе структурное программирование называют программированием без goto. Действительно, при таком подходе нет места безусловному переходу.

Неоправданное использование в программах оператора безусловного перехода goto лишает ее структурности, а значит, всех связанных с этим положительных свойств: прозрачности и надежности алгоритма. Хотя во всех процедурных языках программирования этот оператор присутствует, однако, придерживаясь структурного подхода, его употребления следует избегать.

Языки программирования Паскаль и Си называют языками структурного программирования. В них есть все необходимые управляющие конструкции для структурного построения программы. Наглядность такому построению придает структуризация внешнего вида текста программы. Основной используемый для этого прием - сдвиги строк, которые должны подчиняться следующим правилам:

Конструкции одного уровня вложенности записываются на одном вертикальном уровне (начинаются с одной позиции в строке);

Вложенная конструкция записывается смещенной по строке на несколько позиций вправо относительно внешней для нее конструкции.

Структурная методика алгоритмизации - это не только форма описания алгоритма, но это еще и способ мышления программиста. Создавая алгоритм, нужно стремиться составлять его из стандартных структур.

Еще одним важнейшим технологическим приемом структурного программирования является декомпозиция решаемой задачи на подзадачи - разбиение задачи на более простые части исходной задачи с точки зрения программирования.

Алгоритмы решения таких подзадач называются вспомогательными алгоритмами. В связи с этим возможны два пути в построении алгоритма:

"сверху вниз" – сначала строится основной алгоритм, затем вспомогательные алгоритмы;

"снизу вверх" – сначала составляются вспомогательные алгоритмы, а затем основной.

Первый подход еще называют методом последовательной детализации , второй - сборочным методом.

Сборочный метод предполагает накопление и использование библиотек вспомогательных алгоритмов, реализованных в языках программирования в виде подпрограмм, процедур, функций.

При последовательной детализации сначала строится основной алгоритм, а затем в него вносятся обращения к вспомогательным алгоритмам первого уровня. После этого составляются вспомогательные алгоритмы первого уровня, в которых могут присутствовать обращения к вспомогательным алгоритмам второго уровня, и т. д. Вспомогательные алгоритмы самого нижнего уровня состоят только из простых команд.

Метод последовательной детализации применяется в любом конструировании сложных объектов. Это естественная логическая последовательность мышления конструктора: постепенное углубление в детали. Достаточно сложный алгоритм другим способом построить практически невозможно.

Таким образом, методику пошаговой детализации можно представить в виде схемы:

Сначала анализируется исходная задача. В ней выделяются подзадачи. Строится иерархия таких подзадач.

Затем составляются алгоритмы (или программы), начиная с основного алгоритма (основной программы), далее - вспомогательные алгоритмы (подпрограммы) с последовательным углублением уровня, пока не получим алгоритмы, состоящие из простых команд.

Методика последовательной детализации позволяет организовать работу коллектива программистов над сложным проектом. Например, руководитель группы строит основной алгоритм, а разработку вспомогательных алгоритмов и написание соответствующих подпрограмм поручает своим сотрудникам. Участники группы должны лишь договориться об интерфейсе (т. е. взаимосвязи) между разрабатываемыми программными модулями, а внутренняя организация программы - личное дело программиста.

Отладка и тестирование программы. Никогда нельзя быть уверенным, что написанная программа будет верной (хотя такое и возможно, но с усложнением программы становится все менее вероятным). До окончательного рабочего состояния программа доводится в процессе отладки.

Ошибки могут быть "языковые" – синтаксические, и алгоритмические (логические). Первый тип ошибок, как правило, помогает обнаружить компилятор языка программирования. Это ошибки, связанные с нарушением правил языка программирования. Их еще называют ошибками времени компиляции, ибо обнаруживаются они именно во время компиляции. Сам компилятор в той или иной форме сообщает пользователю о характере ошибки и ее месте в тексте программы. Исправив очередную ошибку, пользователь повторяет компиляцию. Так продолжается до тех пор, пока не будут ликвидированы все ошибки этого уровня.

Алгоритмические ошибки приводят к различным последствиям. Во-первых, могут возникнуть невыполнимые действия. Например, деление на ноль, корень квадратный из отрицательного числа, выход индекса за границы массива и т. п. Это ошибки времени исполнения. Они приводят к прерыванию выполнения программы. Как правило, имеются системные программные средства, помогающие в поиске таких ошибок.

Другая ситуация, когда алгоритмические ошибки не приводят к прерыванию выполнения программы. Программа выполняется до конца, получаются какие-то результаты, но они не являются верными. Для окончательной отладки алгоритма и анализа его правильности производится тестирование.

Тест - это такой вариант решения задачи, для которого заранее известны результаты. Как правило, один тестовый вариант не доказывает правильность программы. Программист должен придумать систему тестов, построить план тестирования для исчерпывающего испытания всей программы.

Качественная программа ни в каком варианте не должна завершаться аварийно .

Тесты программы должны продемонстрировать, что при правильном вводе исходных данных будут всегда получаться верные результаты, а при наличии ошибок (синтаксических, семантических, выхода за диапазон) будут получены соответствующие сообщения.

Успешное прохождение всех тестов есть необходимое условие правильности программы. Заметим, что при этом оно необязательно является достаточным. Чем сложнее программа, тем труднее построить исчерпывающий план тестирования. Опыт показывает, что даже в «фирменных» программах в процессе эксплуатации обнаруживаются ошибки. Поэтому проблема тестирования программы - очень важная и одновременно очень сложная проблема.

ТЕМА: "ВЕТВЛЕНИЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ДЕТАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА"

Цели урока:

Образовательные:

1.познакомить учащихся с командой ветвления.

2.показать пример задачи с двухшаговой детализацией.

Воспитательные:

воспитание информационной культуры, внимания, аккуратности, усидчивости.

Развивающие:

1.развитие самоконтроля;

2.развитие познавательных интересов

Тип урока: комбинированный

Вид урока: урок объяснения и первичного закрепления материала

Оборудование: доска, компьютеры, проектор

Учебник: Семакин «Информатика и ИКТ» 9 класс

План урока:

Организационный момент, проверка домашнего задания.

Объяснение нового материала.

Практическая часть.

Подведение итогов урока.

Домашнее задание.

Ход урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Здравствуйте, ребята! Присаживайтесь! Сегодня мы будем изучать алгоритм ветвления.

Проверка домашнего задания

Команда ветвления

Познакомимся еще с одной командой ГРИС. Она называется командой ветвления. Формат команды ветвления такой:

если <условие>
то <серия 1>
иначе <серия 2>
кв

Служебное слово кв обозначает конец ветвления.

По-прежнему ГРИС может проверять только два условия: «впереди край?» или «впереди не край?». <Серия> - это одна или несколько следующих друг за другом команд. Если <условие> справедливо, то выполняется <серия 1>, в противном случае - <серия 2>.

Давайте изобразим блок-схему.

Такое ветвление называется полным.

Неполная форма ветвления

В некоторых случаях используется неполная форма команды ветвления

Например:

если впереди край
то поворот
кв

Блок-схема:

Неполная команда ветвления имеет следующий формат:

если <условие>
то <серия>
кв

Здесь <серия> выполняется, если <условие> справедливо.

Составим сравнительно сложную про грамму для ГРИС. На этом примере вы увидите, что применение метода последовательной детализации облегчает решение некоторых «головоломных» задач.

Пример задачи с двухшаговой детализацией

Задача 6. Построить орнамент, состоящий из квадратов, расположенных по краю поля. Исходное положение ГРИС - в верхнем левом углу, направление на юг.

Процедуру, рисующую цепочку квадратов от края до края поля, назовем РЯД. Процедуру, рисующую один квадрат, назовем КВАДРАТ. Сначала напишем основную

программа Орнамент
нач
сделай РЯД
поворот
сделай РЯД
поворот
сделай РЯД
поворот
сделай РЯД
кон

Теперь напишем процедуры РЯД и КВАДРАТ:

В процедуре РЯД в теле цикла содержится неполное ветвление. Структуру такого алгоритма можно назвать так: цикл с вложенным ветвлением.

Процедуры РЯД.

Составление этой программы потребовало двух шагов детализации алгоритма, которые выполнялись в такой последовательности:

Теперь вам известны все команды управления графическим исполнителем. Их можно разделить на три группы: простые команды; команда обращения к процедуре; структурные команды. К третьей группе относятся команды цикла и ветвления.

Приложение 1.

Переходим к практической части нашего урока.

Загружайте файл Ц_1 уровень

Разработайте алгоритм перемещения из точки А в точку Б по прямой с рисованием следа. Расстояние от А до Б заранее неизвестно. Но точно известно, что за точкой Б на расстоянии одной клетки от нее находится стенка. Воспользуйтесь этой стенкой для того чтобы завершить перемещение именно в точке Б: запрыгнув вперед проверяйте нет ли впереди стенки и, если стенки нет, то возвращайтесь и оставляйте след.

Загружайте файл Ц_2 уровень

Разработайте алгоритм перемещения исполнителя из точки А в точку Б с преодолением возникающих на пути трех пар «прыгающих» стенок. След должен быть виден. Используйте процедуру для преодоления одной пары стенок.

Загружайте файл Ц_3 уровень

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Подведение итогов урока, выставление отметок.

Домашнее задание п.31,

Приложение 1.

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

«Выполнение алгоритмов компьютером» - Формальный исполнитель Алгоритм и программа Особенности выполнения программы. Какие особенности выполнения программы на ЯМК компьютером? Основные вопросы: Ски. Особенности выполнения программы компьютером, написанной на ЯПВУ? трансляция с ЯПВУ на ЯМК. Этапы выполнения программы. Устройство вывода. Компьютер.

«Алгоритмы в информатике» - Действие N. Желаю успехов в изучении ИНФОРМАТИКИ. Разветвляющийся алгоритм. Вывод результата. Ввод исходных данных. Хорошо понял тему и хорошо поработал на уроке. Какой алгоритм называется линейным? Указание на начало и конец алгоритма. Типы алгоритмов. Виды алгоритмов. Много нужно работать над данной темой.

«Свойства и виды алгоритмов» - Циклическая алгоритмическая конструкция, в которой условие поставлено в начале цикла. Начало, конец алгоритма. Виды алгоритмов. Графический способ описания алгоритма (блок-схема). Выполняемое действие. Последовательность выполнения действий. Линейный алгоритм. Неполная форма разветвленного алгоритма.

«Алгоритмы действий» - Как необходимо описать алгоритм? Чтобы выполнить некоторое дело, вы сначала продумываете по­следовательность действий. При переводе на латынь имя автора писали так: Algorithmi [алгоритми]. Зажечь газ. Алгоритмы в нашей жизни. Любой алгоритм можно изобразить графически или описать словами. Откуда произошло слово «алгоритм».

«Информатика «Понятие алгоритма»» - Конечная последовательность шагов. Огромное количество задач разной сложности. Алгоритм. Материал для любознательных. Может ли компьютер самостоятельно решить задачу. Как может использоваться компьютер. Что такое алгоритм. Этапы работы. Разрабатывать алгоритмы может только человек. Мачеха. Практическое задание.

«Алгоритм и его формальное исполнение» - Запись алгоритма в виде блок-схемы. В качестве объекта возьмем текст. Развитие языков программирования. Кодирование. Алгоритмы состоят из отдельных команд. Алгоритм должен быть понятен. Основы алгоритмизации. Публикация или передача заказчику результата работы. Запись алгоритма. Проектирование «сверху вниз».

Всего в теме 31 презентация