Компьютер является универсальным инструментом для решения разнообразных задач по преобразованию информации, но его универсальность определяется не столько аппаратным обеспечением, сколько установленными программными средствами, другими словами, все «знания» компьютера сосредоточены в программах, которые представляют собой точную и подробную последовательность инструкций, представленных на понятном для компьютера языке, по обработке информации. Меняя программы, можно превратить компьютер в рабочее место дизайнера, бухгалтера, конструктора, статистика или агронома, использовать его для прослушивания музыки, просмотра кинофильмов и других развлечений.
Основные принципы построения компьютеров, описанные Джоном фон Нейманом, до сих пор являются стандартом практически для всех компьютеров. Одним из них является программное управление.
В основе принципа программного управления лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений. 2. Задание
Процесс решения задачи на компьютере - это совместная деятельность человека и ЭВМ. Этот процесс можно представить в виде нескольких последовательных этапов. На долю человека приходятся этапы, связанные с творческой деятельностью - постановкой, алгоритмизацией, программированием задач и анализом результатов, а на долю компьютера - этапы обработки информации в соответствии с разработанным алгоритмом.
Первый этап - Постановка задачи.
На этом этапе учавствует человек, хорошо представляющий предметную область задачи. Он должен четко определить цель задачи, дать словесное описание содержания задачи и предложить общий подход к ее решению.Второй этап - Математическое или информационное моделирование.
Цель этого этапа - создать такую математическую модель решаемой задачи, которая может быть реализована в компьютере. Существует целый ряд задач,где математическая постановка сводиться к простому перечислению формул и логических условий. Этот этап тесно связан с первым этапом, и его можно отдельно не рассматривать, однако возможно, что для полученной модели известны несколько методов решения, и тогда предстоит выбрать наиболее эффективный.Третий этап - Алгоритмизация задачи.
На основе математического описания необходимо разработать алгоритм решения. Более подробно этот этап будет рассмотрен в пункте "1.1.2 Основы алгоритмизации" данной главы.Четвертый этап - Программирование.
Программой называется план действий, подлежащих выполнению некоторым сполнителем,в качестве которого выступает компьютер. Составление программы обеспечивает возможность выполнения алгоритма соответственно поставленной задачи исполнителем - компьютером.Во многих задачах при программировании на алгоритмическом языке часто пользуются заменой блока алгоритма на один или несколько операторов, введением новых блоков, заменой одних блоков другими. Процесс программирования заканчивается вводом программы и исходных данных в ЭВМ с клавиатуры с помощью редактора текстов, и для постоянного хранения осуществляется их запись на носитель.Пятый этап - Тестирование и отладка программы.
На этом этапе производят выполнение алгоритма с помощью ЭВМ, поиск и исключение ошибок. При этом программисту приходиться выполнять рутинную работу по проверке работы программы, поиску и исключению ошибок, и поэтому для сложных программ этот этап часто требует гораздо больше времени и сил, чем написание первоначального текста программы.
Отладка программы - сложный и нестандартный процесс. Исходный план отладки заключается в том, чтобы протестировать программу на контрольных примерах. Контрольные примеры стремятся выбрать так, чтобы при работе с ними программа прошла все основные пути блок-схемы алгоритма, поскольку на каждом из путей могут быть свои ошибки, а детализация плана зависит от того, как поведет себя программа на этих примерах: на одном она может зациклиться (то есть бесконечно повторять одно и то же действие), на другом - дать явно неверный или бессмысленный результат и так далее. Сложные программы отлаживают отдельными фрагментами.