Шпаргалка по дисциплине "Информатика"

Билет 1

Предмет информатики. Область изучения. Основные понятия. 

 

Информатика — научная дисциплина, изучающая процессы обработки  информации с использованием ЭВМ,    то есть процессы получения, передачи, представления, хранения и обработки информации, а также технические и программные средства ЭВМ.

 

Считается, что слово  ИНФОРМАТИКА (INFORMATIQUE) появилось в начале 1970-х годов во французских научных изданиях.  ИНФОРМАТИКА=ИНФОРМАЦИЯ + АВТОМАТИКА.

Забыто: термин ИНФОРМАТИКА использовался в 1963 г. в работах проф. Федора Евгеньевича Темникова (МЭИ).

 

ИНФОРМАТИКА

1. Научная дисциплина, изучающая процессы обработки  информации с использованием ЭВМ
2. Основы применения компьютеров в профессиональной деятельности

 

Подходы к определению и измерению информации:

• Философский: информация – это совокупность сведений об окружающем мире.
• Математический: информация – это мера изменения неопределенности. Неопределенность измеряется энтропией. Определения Шеннона, Кульбака.
• Алгоритмический: информация измеряется числом состояний автомата (машины Тьюринга), необходимых для воспроизведения информации.
• Объемный подход: объем информации равен количеству байтов (символов), необходимых для записи информации. Единицы измерения информации: байты, Кбайты, Мбайты, Гбайты, …

 

Билет 2

История развития вычислительной техники.

 

1818 г. – фирма Томас начала массовое производство арифмометров

 

В середине XIX века была осознана необходимость создания автомата, который мог бы самостоятельно выполнять последовательность вычислений для решения конкретных задач. Для этого необходимо уметь:

1. Представлять сложное вычисление  как совокупность простых, т. е. разрабатывать алгоритмы. Понятие алгоритма – Мухаммед Аль-Хорезми (~780-850 гг.)

2. Организовать автоматическое  выполнение совокупности простых  операций, т. е. реализовывать программы. Вычислительная машина – Чарльз  Бэббидж, середина XIX века. Затем, независимо от Ч.Бэббиджа, Джон фон Нейман (сороковые годы ХХ века).

 

Первая ЭВМ

1943-1946 гг. США, Пенсильванский университет — ENIAK (фон Нейман)

1948-1953 гг. СССР — СТРЕЛА

1947-1951 гг. МЭСМ

1952-1956 гг. БЭСМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Билет 3

Принципы программного управления функционирования ЭВМ. Понятие машинной программы.

Функциональная система ЭВМ фон Неймана.

 

Принципы функционирования ЭВМ –основы компьютерной техники

1. Адресности памяти

2. Хранимой программы

3. Программного управления

4. Функциональная схема  компьютера

5. Возможности создания  надежного компьютера из ненадежных  компонентов 

 

Функциональная схема ЭВМ фон Неймана:

 

 

Принцип программного управления функционированием ЭВМ:

• Программа состоит из команд. Устройство управления последовательно выбирает команды из памяти, анализирует их и организует их выполнение, возможно с помощью арифметического устройства. Последовательное выполнение команд может быть изменено специальным командами – безусловного и условного перехода. Для выбора команд в устройстве управления есть счетчик адреса.
• Система команд любой ЭВМ должна иметь следующие виды команд:
• Арифметические и логические операции.
• Команды ввода и вывода.

Команды управления (пуск, стоп, безусловный переход, условный перех

Современный компьютер – очень сложное устройство. Однако  при обучении программированию принято использовать простую функциональную схему, близкую к схеме фон Неймана

Билет 4

Понятие о данных. Классификация данных. Тип и структура данных. Понятие о массивах. Свойства ячейки памяти.  Понятие формата данных.

 

Данные – Исходные, Выходные, промежуточные.

 

Исходные данные - начальные значения которых меняются от одного выполнения алгоритма к другому

 

ТИП - ВНУТРЕННЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ

ФОРМАТ - ВНЕШНЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ

 

Классификация данных по типу.

Данные:

1. Графические
2. Логические
3. Символьные
4. Числовые: 

а. Целые( с фиксированной точкой)

б. Вещественные(с плавающей точкой)

 

Классификация данных по структуре:

Данные: 

1. Константы(защита от записи) 
2. Переменные

 

 

Данные:

       1) Простые

       2) Сложные:

а. Массив

              б. Структура

в…. 

 

ТИП ДАННЫХ ХАРАКТЕРИЗУЕТ СПОСОБ (ФОРМУ) ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ 
В ПАМЯТИ КОМПЬЮТЕРА. 
 
ТИП - ВНУТРЕННЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДАННЫХ.

 

 

Массив - это сложная переменная, состоящая из конечного числа упорядоченных компонент, имеющих одно имя, одинаковый тип и расположенных в последовательных ячейках памяти компьютера.

Доступ к элементу массива - по его номерам (индексам).

Размерность массива - количество индексов у его элементов.

Размер - количество значений каждого индекса.

 

ЯЧЕЙКА - ОБЛАСТЬ ПАМЯТИ, ХРАНЯЩАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО ЗАВЕРШЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ  
(Т. Е. ОДНО ДАННОЕ КАКОГО-ЛИБО ТИПА). 

ЯЧЕЙКА ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ:

• СОДЕРЖИМЫМ;
• АДРЕСОМ;
• ИМЕНЕМ (В АЛГОРИТМИЧЕСКОМ ЯЗЫКЕ).

 

 

СВОЙСТВА ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ:

• ЯЧЕЙКА ХРАНИТ ДАННОЕ СКОЛЬ УГОДНО ДОЛГО;
• ПРИ СЧИТЫВАНИИ ДАННОЕ ЯЧЕЙКИ НЕ РАЗРУШАЕТСЯ;
• ПРИ ЗАПИСИ В ЯЧЕЙКУ НОВОГО ДАННОГО СТАРОЕ  СОДЕРЖИМОЕ НЕ  СОХРАНЯЕТСЯ; ЗАПИСЬ В ЯЧЕЙКУ НАЗЫВАЕТСЯ ПРИСВАИВАЕНИЕМ;
• ЕСЛИ В ЯЧЕЙКУ НИЧЕГО НЕ ЗАПИСАНО, ТО ЕЕ СОДЕРЖИМОЕ СЧИТАЕТСЯ НЕОПРЕДЕЛЕННЫМ.

 

 

Билет 5

Алгоритм и его свойства.

 

Алгоритм - это совокупность правил для решения некоторого класса задач, последовательное применение которых за конечное число шагов приводит к определенному результату.

Мухаммед Аль Хорезми (780-850): правила (алгоритмы) десятичной арифметики.

 

СВОЙСТВА АЛГОРИТМА:

• Универсальность.
• Конечность.
• Определенность.

 

 

Билет 6

Алгоритмические языки. Понятие о трансляции программ. Компиляция и интерпретация. Классификация алгоритмических языков.

 

Алгоритмические языки – языки программирования.

 

Трансляция - процесс перевода программы, написанной на алгоритмическом языке, на машинный язык (в коды компьютера).

Транслятор - программа-переводчик.

 

Компиляция:  процесс трансляции и выполнения программы четко разделены во времени.

Интерпретация: последовательно чередуются перевод группы инструкций языка в коды и их выполнение.

 

Алгоритмические языки:

1. Требующие компиляции
2. Требующие инерпретации.

 

Алгоритмические языки:

1. Работающие под управлением MS DOS (применяются для разработки последовательных программ)

Turbo Pascal, Turbo C, …,  
Borland C++ 3.1, …

2. Работающие под управлением графических оконных операционных систем (Windows), применяются для разработки оконных  приложений:  
   Object Pascal ( среда Delphi),  
   Borland C++ Builder, 
   MS C++

Билет 7

Этапы прохождения программ через ЭВМ(для программ написанных на алгоритмическом языке требующем компиляции).Виды ошибок в программах.

 

Виды ошибок в программах : В зависимости от это разработки ПО на котором выявляется ошибка выделяют:

- ошибка периода компиляции - синтаксическая ошибка

- предупреждения ( warnings ) компилятора

-ошибки времени исполнения, смысловые  ошибки - они могут проявляться  только при особых, заранее известных  входных данных.

 

 

Билет 8

Блок-схемы алгоритмов. Основные блоки. Организация ветвления и цикла.

 

1)Следование 

Кодирование на Паскале: 
Оператор 1; 
Оператор 2;

 

2)Разветвление (развилка)

Смысл: разделение алгоритма на два альтернативных пути

Кодирование на Паскале :

If  условие then

 оператор 1

else

 оператор 2

Если развилка является структурной, то:

• Оператор1 и оператор2 не имеют связей.
• Существует четко определенная точка соединения ветвей.

 

3) ЦИКЛ ДО (с постусловием)

Кодирование на Паскале  
Repeat

 тело цикла

until  условие;

 

Тело цикла выполняется хотя бы один раз.

 

4) ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

Кодирование на Паскале: 
for i:=нач_знач to кон_знач do

тело цикла;

 

for i:=нач_знач to кон_знач do 
begin 
    оператор1; 
    оператор2; 
    … 
    операторN 
end

 

 

Билет 9

Понятие о структурном программировании. Основные алгоритмические структуры. Метод нисходящего проектирования алгоритмов.

 

Структурное (систематическое) программирование - грамотное, рациональное программирование.

 

Преимущественное использование базовых алгоритмических структурÞограниченное использование операторов безусловного перехода – goto, break, continue, exit  и др.

 

Преимущественное использование базовых алгоритмических структур Þ уменьшение разнообразия алгоритмов, их стандартизация Þ улучшение наглядности алгоритмов, понятности алгоритмов Þ уменьшение количества ошибок при разработке алгоритмов.

 

Метод нисходящего проектирования алгоритмов:

• разделение задачи на связанные между собой подзадачи;
• алгоритм каждой подзадачи имеет один вход и один выход;
• разбиение на подзадачи отражает логику программы;
• алгоритм, устанавливающий связи между подзадачами, строится с использованием базовых алгоритмических структур;
• подзадачи автономны - кодируются как подпрограммы, преимущественно использующие локальные переменные.

 

 

 

Билет 10

Циклические алгоритмы. Основные части цикла: подготовка цикла, тело цикла, анализ на выход из цикла. Цикл ПОКА и ДО. Детерминированные, итерационные  и параметрические циклы. Кратные (вложенные) циклы.

 

Если цикл является структурным, то:

• Цикл  имеет один блок анализа на выход из (продолжение)  цикла.
• Блок анализа на выход из (продолжение)  цикла стоит либо в начале (цикл ПОКА), либо в конце (цикл ДО) цикла.
• Ветвь «обратной связи» не содержит операторов.

 

Детерминированный цикл – о котором можно сказать, сколько раз он выполнится, не выполняя  его.

Итерационный цикл – о котором нельзя сказать, сколько раз он выполнится, не выполнив  его.

Параметрический цикл (управляемый параметром) – который выполняется для каждого значения параметра, принимающего значения от начального до конечного с некоторым постоянным шагом.

 

Цикл ПОКА (с предусловием)

Кодирование на Паскале:

while условие do

 тело цикла;

 

Тело цикла - один оператор, простой или составной.

Тело цикла может не выполниться ни разу.

 

ЦИКЛ ДО (с постусловием)

Кодирование на Паскале  
Repeat

 тело цикла

until  условие;

 

Тело цикла выполняется хотя бы один раз.

 

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

Кодирование на Паскале: 
for i:=нач_знач to кон_знач do

тело цикла;

 

for i:=нач_знач to кон_знач do 
begin 
    оператор1; 
    оператор2; 
    … 
    операторN 
end

 

 

Билет 11

Технологические принципы разработки программ. Критерии качества программ.  Понятие о внешней спецификации задачи. Правила записи спецификаций.

 

Разработка программ - промышленное производство Þ необходима технология разработки программ.

 

Требования к программам как к промышленному изделию - критерии качества программ:

• Надежность  (отсутствие некомментируемых отказов)
• Наличие «дружественного интерфейса»
• Простота анализа и изменения программы
• Документированность
• Соответствие постановке задачи
• Эффективность 

 

Технологические принципы разработки программ:

• Процесс проектирования - последовательность этапов разработки.
• Структурное программирование.

 

Внешняя спецификация задачи:

1. Название и условие  задачи

2. Входные данные: состав (имя, смысл, тип, структура); 
                               диапазон; 
                               точность; 
                               объем; 
                          форма записи - форма ввода (входная форма)

3. Выходные данные: состав (имя, смысл, тип, структура); 
                               диапазон; 
                               точность; 
                               объем; 
                               форма вывода (выходная форма)

4. Метод решения (название  или описание) или (и)

4а. Связь входных и  выходных данных (возможно, формулы)

5. Аномалии: аномальные  ситуации и реакции на них

6. Функциональные тесты