Схема — это абстракция какого-либо процесса или системы, наглядно отображающая наиболее значимые части. Схемы широко применяются с древних времен до настоящего времени — чертежи древних пирамид, карты земель, принципиальные электрические схемы. Очевидно, древние мореплаватели хотели обмениваться картами и поэтому выработали единую систему обозначений и правил их выполнения. Аналогичные соглашения выработаны для изображения схем-алгоритмов и закреплены ГОСТ и международными стандартами.
На территории Российской Федерации действует единая система программной документации (ЕСПД), частью которой является Государственный стандарт — ГОСТ 19.701-90 «Схемы алгоритмов программ, данных и систем» [1]. Не смотря на то, что описанные в стандарте обозначения могут использоваться для изображения схем ресурсов системы, схем взаимодействия программ и т.п., в настоящей статье описана лишь разработка схем алгоритмов программ.
Рассматриваемый ГОСТ практически полностью соответствует международному стандарту ISO 5807:1985.
Содержание:
- Элементы блок-схем алгоритмов
- Примеры блок-схем
- Нужны ли блок-схемы? Альтернативы
Элементы блок-схем алгоритмов
Блок-схема представляет собой совокупность символов, соответствующих этапам работы алгоритма и соединяющих их линий. Пунктирная линия используется для соединения символа с комментарием. Сплошная линия отражает зависимости по управлению между символами и может снабжаться стрелкой. Стрелку можно не указывать при направлении дуги слева направо и сверху вниз. Согласно п. 4.2.4, линии должны подходить к символу слева, либо сверху, а исходить снизу, либо справа.
Есть и другие типы линий, используемые, например, для изображения блок-схем параллельных алгоритмов, но в текущей статье они, как и ряд специфических символов, не рассматриваются. Рассмотрены лишь основные символы, которых всегда достаточно студентам.
| Терминатором начинается и заканчивается любая функция. Тип возвращаемого значения и аргументов функции обычно указывается в комментариях к блоку терминатора. |
| В ГОСТ определено множество символов ввода/вывода, например вывод на магнитные ленты, дисплеи и т.п. Если источник данных не принципиален, обычно используется символ параллелограмма. Подробности ввода/вывода могут быть указаны в комментариях. |
| В блоке операций обычно размещают одно или несколько (ГОСТ не запрещает) операций присваивания, не требующих вызова внешних функций. |
| Блок в виде ромба имеет один вход и несколько подписанных выходов. В случае, если блок имеет 2 выхода (соответствует оператору ветвления), на них подписывается результат сравнения — «да/нет». Если из блока выходит большее число линий (оператор выбора), внутри него записывается имя переменной, а на выходящих дугах — значения этой переменной. |
| Вызов внешних процедур и функций помещается в прямоугольник с дополнительными вертикальными линиями. |
| Символы начала и конца цикла содержат имя и условие. Условие может отсутствовать в одном из символов пары. Расположение условия, определяет тип оператора, соответствующего символам на языке высокого уровня — оператор с предусловием (while) или постусловием (do … while). |
| Символ «подготовка данных» в произвольной форме (в ГОСТ нет ни пояснений, ни примеров), задает входные значения. Используется обычно для задания циклов со счетчиком. |
| В случае, если блок-схема не умещается на лист, используется символ соединителя, отражающий переход потока управления между листами. Символ может использоваться и на одном листе, если по каким-либо причинам тянуть линию не удобно. |
| Комментарий может быть соединен как с одним блоком, так и группой. Группа блоков выделяется на схеме пунктирной линией. |
Терминатор начала и конца работы функции
Операции ввода и вывода данных
Блок, иллюстрирующий ветвление алгоритма
Вызов внешней процедуры
Начало и конец цикла
Подготовка данных
Соединитель
КомментарийПримеры блок-схем
В качестве примеров, построены блок-схемы очень простых алгоритмов сортировки, при этом акцент сделан на различные реализации циклов, т.к. у студенты делают наибольшее число ошибок именно в этой части.
Сортировка вставками
Массив в алгоритме сортировки вставками разделяется на отсортированную и еще не обработанную части. Изначально отсортированная часть состоит из одного элемента, и постепенно увеличивается.
На каждом шаге алгоритма выбирается первый элемент необработанной части массива и вставляется в отсортированную так, чтобы в ней сохранялся требуемый порядок следования элементов. Вставка может выполняться как в конец массива, так и в середину. При вставке в середину необходимо сдвинуть все элементы, расположенные «правее» позиции вставки на один элемент вправо. В алгоритме используется два цикла — в первом выбираются элементы необработанной части, а во втором осуществляется вставка.
Блок-схема алгоритма сортировки вставкамиВ приведенной блок-схеме для организации цикла используется символ ветвления. В главном цикле (i < n) перебираются элементы необработанной части массива. Если все элементы обработаны — алгоритм завершает работу, в противном случае выполняется поиск позиции для вставки i-того элемента. Искомая позиция будет сохранена в переменной j в результате выполнения внутреннего цикла, осуществляющем сдвиг элементов до тех пор, пока не будет найден элемент, значение которого меньше
На блок-схеме показано каким образом может использоваться символ перехода — его можно использовать не только для соединения частей схем, размещенных на разных листах, но и для сокращения количества линий. В ряде случаев это позволяет избежать пересечения линий и упрощает восприятие алгоритма.
Сортировка пузырьком
Сортировка пузырьком, как и сортировка вставками, использует два цикла. Во вложенном цикле выполняется попарное сравнение элементов и, в случае нарушения порядка их следования, перестановка. В результате выполнения одной итерации внутреннего цикла, максимальный элемент гарантированно будет смещен в конец массива. Внешний цикл выполняется до тех пор, пока весь массив не будет отсортирован.
Блок-схема алгоритма сортировки пузырькомНа блок-схеме показано использование символов начала и конца цикла. Условие внешнего цикла (А) проверяется в конце (с постусловием), он работает до тех пор, пока переменная hasSwapped имеет значение true. Внутренний цикл использует предусловие для перебора пар сравниваемых элементов. В случае, если элементы расположены в неправильном порядке, выполняется их перестановка посредством вызова внешней процедуры (swap). Для того, чтобы было понятно назначение внешней процедуры и порядок следования ее аргументов, необходимо писать комментарии. В случае, если функция возвращает значение, комментарий может быть написан к символу терминатору конца.
Сортировка выбором
В сортировке выбором массив разделяется на отсортированную и необработанную части. Изначально отсортированная часть пустая, но постепенно она увеличивается. Алгоритм производит поиск минимального элемента необработанной части и меняет его местами с первым элементом той же части, после чего считается, что первый элемент обработан (отсортированная часть увеличивается).
Блок-схема сортировки выборомНа блок-схеме приведен пример использования блока «подготовка», а также показано, что в ряде случаев можно описывать алгоритм более «укрупнённо» (не вдаваясь в детали). К сортировке выбором не имеют отношения детали реализации поиска индекса минимального элемента массива, поэтому они могут быть описаны символом вызова внешней процедуры. Если блок-схема алгоритма внешней процедуры отсутствует, не помешает написать к символу вызова комментарий, исключением могут быть функции с говорящими названиями типа swap, sort, … .
На блоге можно найти другие примеры блок-схем:
Часть студентов традиционно пытается рисовать блок-схемы в Microsoft Word, но это оказывается сложно и не удобно. Например, в MS Word нет стандартного блока для терминатора начала и конца алгоритма (прямоугольник со скругленными краями, а не овал). Наиболее удобными, на мой взгляд, являются утилиты MS Visio и yEd [5], обе они позволяют гораздо больше, чем строить блок-схемы (например рисовать диаграммы UML), но первая является платной и работает только под Windows, вторая бесплатная и кроссплатфомренная. Все блок-схемы в этой статье выполнены с использованием yEd.
Нужны ли блок-схемы? Альтернативы
Частные конторы никакие блок-схемы не используют, в книжках по алгоритмам [6] вместо них применяют словесное описание (псевдокод) как более краткую форму. Возможно блок-схемы применяют на государственных предприятиях, которые должны оформлять документацию согласно требованиям ЕСПД, но есть сомнения — даже для регистрации программы в Государственном реестре программ для ЭВМ никаких блок-схем не требуется.
Тем не менее, рисовать блок-схемы заставляют школьников (примеры из учебников ГОСТ не соответствуют) — выносят вопросы на государственные экзамены (ГИА и ЕГЭ), студентов — перед защитой диплом сдается на нормоконтроль, где проверяется соответствие схем стандартам.
Разработка блок-схем выполняется на этапах проектирования и документирования, согласно каскадной модели разработки ПО, которая сейчас почти не применяется, т.к. сопровождается большими рисками, связанными с ошибками на этапах проектирования.
Появляются подозрения, что система образования прогнила и отстала лет на 20, однако аналогичная проблема наблюдается и за рубежом. Международный стандарт ISO 5807:1985 мало чем отличается от ГОСТ 19.701-90, более нового стандарта за рубежом нет. Там же производится множество программ для выполнения этих самых схем — Dia, MS Visio, yEd, …, а значит списывать их не собираются. Вместо блок-схем иногда применяют диаграммы деятельности UML [6], однако удобнее они оказываются, разве что при изображении параллельных алгоритмов.
Периодически поднимается вопрос о том, что ни блок-схемы, ни UML не нужны, да и документация тоже не нужна. Об этом твердят программисты, придерживающиеся методологии экстремального программирования (XP) [7], ходя даже в их кругу нет единого мнения.
В ряде случаев, программирование невозможно без рисования блок-схем, т.к. это один процесс — существуют визуальные языки программирования, такие как ДРАКОН [8], кроме того, блок-схемы используются для верификации алгоритмов (формального доказательства их корректности) методом индуктивных утверждений Флойда [9].
В общем, единого мнения нет. Очевидно, есть области, в которых без чего-то типа блок-схем обойтись нельзя, но более гибкой альтернативы нет. Для формальной верификации необходимо рисовать подробные блок-схемы, но для проектирования и документирования такие схемы не нужны — я считаю разумным утверждение экстремальных программистов о том, что нужно рисовать лишь те схемы, которые помогают в работе и не требуют больших усилий для поддержания в актуальном состоянии [10].
Список использованных источников:
- ГОСТ 19.701–90 (ИСО 5807–85) «Единая система программной документации».
- Алгоритм. Свойства алгоритма \ https://pro-prof.com/archives/578
- Алгоритмы сортировки слиянием и быстрой сортировки \ https://pro-prof.com/archives/813
- yEd Graph Editor \ https://www.yworks.com/products/yed
- Книги: алгоритмы \ https://pro-prof.com/books-algorithms
- Рамбо Дж., Якобсон А., Буч Г. UML: специальный справочник. -СПб.: Питер, 2002. -656 с.
- Кент Бек Экстремальное программирование: разработка через тестирование – СПб.: Питер – 2003
- Визуальный язык ДРАКОН \ https://drakon.su/
- Шилов Н.В. Верификация шаблонов алгоритмов для метода отката и метода ветвей и границ. Моделирование и анализ информационных систем, ISSN 1818 – 1015, т.18, №4, 2011
- Брукс Ф., Мифический человеко — месяц или как создаются программные системы. СПб. Символ Плюс, 1999 — 304 с. ил.
Обработка информации
Обработка информации — процесс планомерного изменения содержания или формы представления информации.
Обработка информации производится в соответствии с определенными правилами некоторым субъектом или объектом (например, человеком или автоматическим устройством). Будем его называть исполнителем обработки информации.
Исполнитель обработки, взаимодействуя с внешней средой, получает из нее входную информацию, которая подвергается обработке. Результатом обработки является выходная информация, передаваемая внешней среде. Таким образом, внешняя среда выступает в качестве источника входной информации и потребителя выходной информации.
Обработка информации происходит по определенным правилам, известным исполнителю. Правила обработки, представляющие собой описание последовательности отдельных шагов обработки, называются алгоритмом обработки информации.
Исполнитель обработки должен иметь в своем составе обрабатывающий блок, который назовем процессором, и блок памяти, в котором сохраняются как обрабатываемая информация, так и правила обработки (алгоритм). Все сказанное схематически представлено на рисунке.
Схема обработки информации
Пример. Ученик, решая задачу на уроке, осуществляет обработку информации. Внешней средой для него является обстановка урока. Входной информацией — условие задачи, которое сообщает учитель, ведущий урок. Ученик запоминает условие задачи. Для облегчения запоминания он может использовать записи в тетрадь — внешнюю память. Из объяснения учителя он узнал (запомнил) способ решения задачи. Процессор — это мыслительный аппарат ученика, применяя который для решения задачи, он получает ответ — выходную информацию.
Схема, представленная на рисунке, — это общая схема обработки информации, не зависящая от того, кто (или что) является исполнителем обработки: живой организм или техническая система. Именно такая схема реализована техническими средствами в компьютере. Поэтому можно сказать, что компьютер является технической моделью “живой” системы обработки информации. В его состав входят все основные компоненты системы обработки: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода (см. “Устройство компьютера” 2).
Входная информация, представленная в символьной форме (знаки, буквы, цифры, сигналы), называется входными данными. В результате обработки исполнителем получаются выходные данные. Входные и выходные данные могут представлять собой множество величин — отдельных элементов данных. Если обработка заключается в математических вычислениях, то входные и выходные данные — это множества чисел. На следующем рисунке X: {x1, x2, …, xn} обозначает множество входных данных, а Y: {y1, y2, …, ym} — множество выходных данных:
Схема обработки данных
Обработка заключается в преобразовании множества X в множество Y:
P(X) Y
Здесь Р обозначает правила обработки, которыми пользуется исполнитель. Если исполнителем обработки информации является человек, то правила обработки, по которым он действует, не всегда формальны и однозначны. Человек часто действует творчески, не формально. Даже одинаковые математические задачи он может решать разными способами. Работа журналиста, ученого, переводчика и других специалистов — это творческая работа с информацией, которая выполняется ими не по формальным правилам.
Для обозначения формализованных правил, определяющих последовательность шагов обработки информации, в информатике используется понятие алгоритма (см. “Алгоритм” 2). С понятием алгоритма в математике ассоциируется известный способ вычисления наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел, который называют алгоритм Евклида. В словесной форме его можно описать так:
1. Если два числа равны между собой, то за НОД принять их общее значение, иначе перейти к выполнению пункта 2.
2. Если числа разные, то большее из них заменить на разность большего и меньшего из чисел. Вернуться к выполнению пункта 1.
Здесь входными данными являются два натуральных числа — х1 и х2. Результат Y — их наибольший общий делитель. Правило (Р) есть алгоритм Евклида:
Алгоритм Евклида (х1, х2) Y
Такой формализованный алгоритм легко запрограммировать для современного компьютера. Компьютер является универсальным исполнителем обработки данных. Формализованный алгоритм обработки представляется в виде программы, размещаемой в памяти компьютера. Для компьютера правила обработки (Р) — это программа.
Методические рекомендации
Объясняя тему “Обработка информации”, следует приводить примеры обработки, как связанные с получением новой информации, так и связанные с изменением формы представления информации.
Первый тип обработки: обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний. К этому типу обработки относится решение математических задач. К этому же типу обработки информации относится решение различных задач путем применения логических рассуждений. Например, следователь по некоторому набору улик находит преступника; человек, анализируя сложившиеся обстоятельства, принимает решение о своих дальнейших действиях; ученый разгадывает тайну древних рукописей и т.п.
Второй тип обработки: обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания. К этому типу обработки информации относится, например, перевод текста с одного языка на другой: изменяется форма, но должно сохраниться содержание. Важным видом обработки для информатики является кодирование. Кодирование — это преобразование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки (см. “Кодирование” ).
Структурирование данных также может быть отнесено ко второму типу обработки. Структурирование связано с внесением определенного порядка, определенной организации в хранилище информации. Расположение данных в алфавитном порядке, группировка по некоторым признакам классификации, использование табличного или графового представления — все это примеры структурирования.
Особым видом обработки информации является поиск. Задача поиска обычно формулируется так: имеется некоторое хранилище информации — информационный массив (телефонный справочник, словарь, расписание поездов и пр.), требуется найти в нем нужную информацию, удовлетворяющую определенным условиям поиска (телефон данной организации, перевод данного слова на английский язык, время отправления данного поезда). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации. Если информация структурирована, то поиск осуществляется быстрее, его можно оптимизировать (см. “Поиск данных”).
В пропедевтическом курсе информатики популярны задачи “черного ящика”. Исполнитель обработки рассматривается как “черный ящик”, т.е. система, внутренняя организация и механизм работы которой нам не известен. Задача состоит в том, чтобы угадать правило обработки данных (Р), которое реализует исполнитель.
Пример 1.
Исполнитель обработки вычисляет среднее значение входных величин: Y = (X1 + X2)/2
Пример 2.
На входе — слово на русском языке, на выходе — число гласных букв.
Наиболее глубокое освоение вопросов обработки информации происходит при изучении алгоритмов работы с величинами и программирования (в основной и старшей школе). Исполнителем обработки информации в таком случае является компьютер, а все возможности по обработке заложены в языке программирования. Программирование есть описание правил обработки входных данных с целью получения выходных данных.
Следует предлагать ученикам два типа задач:
— прямая задача: составить алгоритм (программу) для решения поставленной задачи;
— обратная задача: дан алгоритм, требуется определить результат его выполнения путем трассировки алгоритма.
При решении обратной задачи ученик ставит себя в положение исполнителя обработки, шаг за шагом выполняя алгоритм. Результаты выполнения на каждом шаге должны отражаться в трассировочной таблице.
Источники входной и выходной информации
Источники входной и выходной информации [c.163]В графах 2 и 3 указывается наименование входной и выходной информации применительно к рассматриваемой функции управления, а также источник (шифр подразделения) для входной информации и потребитель для выходной информации. [c.40]
На III этапе для каждого подразделения определяется входная и выходная информация по всем функциям управления, а затем заполняется табл. 8 по каждой функции управления. Источником информации при этом является ОИМ и данные табл. 7. [c.41]
Статьи [20 – 22] касаются статических задач выбора портфеля при целевой функции в виде линейной комбинации среднего и дисперсии. В [20] показывается, что ошибки в оценке среднего значения оказывают решающее воздействие на точность формирования портфеля. При этом погрешности в оценке средних оказываются приблизительно в десять раз более существеннее, чем погрешности в оценке дисперсии. В [21] проводится дальнейшее изучение этой темы, рассматриваются способы отбора входной и выходной информации с целью получения лучших инвестиционных решений. В [22] разработана модель, которая позволяет проследить по истечении некоторого времени за воздействием различных источников на “результат работы” данного портфеля. А именно, капитал распределяется между разными портфелями ранее предполагавшихся оптимальными, портфелями, интуитивно предпочитаемыми экспертами – менедже- [c.8]
Полученное в результате проведенной формализации описание объекта содержит исходные данные для проектирования ЭИС и определяет параметры будущей системы. Так, материальные потоки обусловливают объемы обрабатываемой информации, состав первичных данных, периодичность и сроки сбора, их источники, необходимые для разработки информационной базы. Функциональная структура объекта определяет комплексы автоматизируемых задач управления, для каждого из которых указывают состав входных и выходных показателей периодичность и сроки их формирования процедуры использования данных показателей распределение функций и процедур между персоналом и техническими средствами. Организационная структура объекта служит основанием для выделения лиц, определяющих условие решения задач обработки информации, а также получателей выходных показателей и документов. [c.63]
Полное представление о потоках информации в системе управления дают информационные модели документооборота. Они представляются в словесном, табличном, символьном, графическом видах. В информационной модели отображают этапы движения каждого из документов и порции информации, с указанием наименования, процедуры переработки, источника и потребителя. Для отдельного подразделения системы управления выделяют следующие виды используемой информации входная, выходная, нормативно-справочная, вспомогательная. [c.259]
Обработка информации всегда происходит в некоторой внешней среде (обстановке), являющейся источником входной информации и потребителем выходной информации. Непосредственная переработка входной информации в выходную осуществляется процессором. При этом предполагается, что процессор располагает памятью. [c.23]
С использованием изложенного выше подхода все элементы ОЭС, участвующие в формировании и реализации программ развития, определении форм, объемов и источников вложений, могут быть представлены в унифицированном виде. При этом в качестве элементов пространства входных информационных сообщений могут выступать те или иные выбираемые типы показателей проектов развития, а в качестве элементов пространства выходной информации и управляющих воздействий – источники соответствующих типов вложений. В качестве элементов пространства состояний могут рассматриваться значения экономических, технических, технологических, информационных и других параметров и показателей, характеризующих текущее состояние рассматриваемой ОЭС, которые подвергаются определенным информационным и управляющим воздействиям. В качестве элементов пространства выходов могут рассматриваться значения экономических, технических, технологических, информационных и других параметров и показателей, характеризующих текущее состояние системы и сообщаемых ею во внешнюю среду. Сказанное учитывает наличие у системы свойства активности и свидетельствует о возможности несовпадения элементов пространства состояний и пространства выходов. Для уменьшения возможного несовпадения указанных элементов в задачах формирования и реализации программы развития региона, в определении форм, объемов и источников вложений целесообразно использование специального механизма согласования интересов и возможностей различных элементов системы. [c.52]
Что же представляет собой система распознавания На этот вопрос дан достаточно обстоятельный ответ в источнике [3], опираясь на который, сформулируем общее определение системы распознавания. Система распознавания — это определенная совокупность связанных между собой блоков, осуществляющих получение и преобразование входной информации о поступившем для опознавания неизвестном элементе среды в выходную, о его принадлежности к определенному эталонному классу элементов. [c.246]
Решение задачи “Расчет ввода в действие основных фондов” на ЭВМ сопряжено с необходимостью разработки также ряда вопросов технологического характера. Так, в условиях существующего механизма планирования, когда большинство планово-экономических задач решаются пока традиционными методами, источником входной информации для определения объема вводимых основных фондов магистрального транспорта газа служат плановые разработки соответствующих функциональных подразделений ПЗУ Йингазпрома и отчасти Госплана СССР. Передача в таких условиях исходной информации от источника к потребителю представляет схему взаимосвязей, в которой автоматизированные расчетные операции опосредствованы множеством процедур (заполнение входных форм, ввод информации в машину и др.), выполняв -мых вручную. Соответственно этому и должны разрабатываться формы входной и выходной информации и порядок их передачи очередному потребителю. В условиях функционирования проектируемой системы будет другая схема связи. Внедрение комплекса задач П очереди, имеющих непосредственные связи и поэтому образующих систему, позволит значительно сократить ручной труд на промежуточных этапах разработки пятилетнего плана подотрасли. [c.39]
Q диаграммы потоков данных — DFD (Data Flow Diagrams). Они обеспечивают спецификацию внешних устройств (источников или приемников информации), систем/подсистем, процессов (функций системы), потоков входной и выходной информации, накопителей данных (БД). Используется иерархия взаимосвязанных диаграмм потоков данных, что позволяет последовательно детализировать и описывать алгоритмы обработки данных с помощью таблиц решений, языков программирования, блок-схем алгоритмов [c.51]
Информационные таблицы, завизированные ответственными исполнителями и одобренные руко являются основанием для разработки нормалей. Как отмечалось, нормали позволяют графически г задач процесса управления с указанием исполнителей, входной и выходной информации, источников сроков выполнения задач и взаимодействия различных органов при их реализации. [c.161]
Поотношению к информационной системе бухгалтерского учета информация подразделяется на входную и выходную. Входная информация по источникам поступления разделяется на внутреннюю и внешнюю информацию экономического объекта. Внутренняя включает первичную информацию, полученную в ходе повседневного оперативного учета при регистрации фактов производственно-хозяйственной деятельности, а также информацию других функциональных систем предприятия, например плановую, нормативную и разного рода справочную информацию. Внешняя — информация о внешней среде, например различные директивы вышестоящей организации, информация от поставщиков и покупателей, информация банка, информация о ценах на продукцию на рынках сбыта и т.д. Если внешняя информация часто имеет вероятностный характер, она бывает противоречива, неполна и неточна, то внутренняя информация должна отличаться полнотой, точностью, достоверностью и своевременностью. Особо следует выделить информацию, содержащуюся в законодательных доку- [c.21]
Допустим, что в результате перевода всех данных в числовую форму и последующей нормировки все входные и выходные переменные отображаются в единичном кубе. Задача нейросетевого моделирования – найти статистически достоверные зависимости между входными и выходными переменными. Единственным источником информации для статистического моделирования являются примеры из обучающей выборки. Чем больше бит информации принесет каждый пример – тем лучше используются имеющиеся в нашем распоряжения даные. [c.127]
Важнейшие регламенты информационного обеспечения систем управления — схемы информационных потоков (СИП) и схемы документооборота — устанавливают рациональные связи между источниками и приемниками информации и пути ее циркулирования, а также перечень входных и выходных документов, источники их поступления и т.д. В научно-методической литературе по данной проблематике предлагаются разные формы регламентирования данного вида услуг. Отдельные подходы дополняют друг друга. Анализ и систематизация их позволили предложить следующую модель СИП (рис. 4.14). Индексы а, Ь, с и т.д. обозначают определенные виды информационных данных, поступающих от источников к приемникам информации (главным образом документы). [c.149]
ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ ПОДСИСТЕМА выполняет производительную работу, непосредственно связанную с превращением входных величин в выходные результаты. Для университета основными результатами деятельности являются разработка и распространение знаний. Основная роль человеческого фактора проявляется в создании этих результатов через научно-исследовательскую и педагогическую деятельность профессорско-преподавательского состава. Материалы, в том числе бумага и канцелярские товары, потребляются перерабатывающей подсистемой. Требуются капиталовложения в виде классных комнат, лабораторий, кабинетов, мебели, оборудования. Необходимо получать информацию о достижениях в различных областях науки из разнообразных печатных источников, путем проведения заседаний кафедр, поддержания профессиональных контактов с коллегами из других университетов. Нужна подача энергии от коммунальных служб для освещения, отопления и кондиционирования университетских помещений, а также энергия для работы ЭВМ, полиграфического и другого оборудования. [c.596]
Информационная деятельность человека
Изучив эту тему, вы узнаете:
– что любую информацию можно разделить на входную и выходную;
– как человек преобразовывает входную информацию в выходную;
– какие действия можно совершать с информацией.
3.1. Сбор информации
Приходится признать, что органы чувств — наш главный инструмент познания мира — не самые совершенные приспособления. Не всегда они точны и не всякую информацию способны воспринять. Не случайно о грубых, приблизительных вычислениях говорят: «на глаз». Если бы не было специальных приборов, то вряд ли человечеству удалось бы проникнуть в тайны живой клетки или отправить к Марсу и Венере космические зонды.
Вся деятельность человека связана с различными действиями с информацией, и помогают ему в этом разнообразные технические устройства. Любое научное знание начинается тогда, когда мы можем оценить полученную информацию, сравнить ее, а значит измерить. Поэтому для получения недоступной обычным органам чувств информации широко используются специальные технические устройства.
Одно из древнейших сооружений, используемое для получения астрономической информации, находится в Англии недалеко от города Солсбери. Это Стоунхендж — «висячие камни». Он был построен примерно во II веке до н. э. Стоунхендж состоит из поставленных вертикально каменных столбов, расположенных концентрическими кольцами. На вертикальных камнях лежат горизонтальные перекладины, своего рода арки. В 1963 году с помощью новейших методов исследования было установлено, что каменные арки дают направления на крайние положения Солнца и Луны, а 56 белых лунок помогают предсказать время Солнечного и Лунного затмений.
Одно из древнейших устройств — весы. С их помощью люди получают информацию о массе объекта. Еще один наш старый знакомый — термометр — служит для измерения температуры окружающей его среды. Метеорологи используют и другие приборы: гигрометр — для определения влажности воздуха, барометр — для отслеживания значений атмосферного давления, анемометр — для измерения скорости перемещения воздушных потоков.
Любой точный измерительный прибор содержит датчик, то есть устройство, поставляющее информацию. Это своего рода «орган чувств» технического устройства.
В 1609 году Галилео Галилей (1564-1642) изготовил зрительную трубу для наблюдения за звездами. Она обладала 32-кратным увеличением. Собирая с помощью телескопа информацию о состоянии и движении небесных тел, ученый сделал много важных наблюдений: открыл фазы Венеры и четыре спутника Юпитера, описал поверхность Луны.
3.2. Обработка информации
Приобретая жизненный опыт, наблюдая мир вокруг себя, иначе говоря — накапливая все больше и больше информации, человек учится делать выводы. В древности люди говорили, что человек познает мир с помощью органов чувств и осмысливает познанное разумом.
Кто не слышал в детстве родительские наставления: «Не тронь чайник, обожжешься!» Но стоит взрослому отвернуться — и любопытный ребенок уже тянется к чайнику, кипящему на плите. Результат: легкий ожог, громкий плач и усвоенный на всю жизнь опыт. Заметьте, что информация, приобретенная таким образом, запоминается неосознанно, без размышлений. Она хранится в глубине памяти человека, а в нужный момент словно сама собой вспоминается. Каждый раз, случайно коснувшись горячей поверхности, мы отдергиваем руку, потому что у всех нас в детстве был свой «горячий чайник». Если проанализировать, почему так происходит, то можно сделать вывод о преобразовании (обработке) информации.
Прикоснувшись к горячей поверхности, мы получили информацию при помощи органов осязания. Нервная система передала ее в мозг, где на основе имеющегося опыта был сделан вывод об опасности. Сигнал от мозга был послан в мышцы рук, которые мгновенно сократились.
Аналогичные процессы обработки информации происходят и в тот момент, когда при первых же аккордах знакомой мелодии сразу улучшается настроение или появляются слезы. Все это примеры неосознанной обработки информации, которая ведется как бы «помимо нас», неосознанно.
Можно привести много примеров осознанной обработки информации. В этом случае человек создает новую информацию, опираясь на поступающие сведения — так называемую входную информацию — и на запас имеющихся у него знаний и опыта.
Например, на уроках химии школьник изучает правила и законы (приобретает определенные знания и навыки). Когда учитель предлагает очередную задачу (входная информация), ученик обдумывает последовательность решения, вспоминая, какие из изученных правил ему необходимо применить. Наконец, он находит ответ. Эта новая информация, созданная учеником в результате обработки входной информации, называется выходной.
Таким образом, выходная информация всегда является результатом мыслительной деятельности человека по обработке входной информации. Можно сказать, что человек постоянно занимается обработкой входной информации, преобразуя ее в выходную.
Входная информация — информация, которую получает человек или устройство. Выходная информация — информация, которая получается после обработки человеком или устройством.
Приведем еще несколько примеров обработки информации.
Глядя на звездное небо, звездочеты получали информацию о расположении звезд. Они интерпретировали ее, основываясь на своем опыте и знаниях, и создавали выходную информацию в виде гороскопов.
В древности люди решили, что Солнцу, Луне и каждой планете Солнечной системы (планета Плутон была открыта значительно позже) соответствует определенное число:
Последовательно складывая все цифры, составляющие дату своего рождения, вы можете определить «свою» планету. Например:
04.11.1981 —› 4 + 1 + 1 + 1 + 9 + 8 + 1 = 25 —› 2 + 5 = 7 —› Сатурн.
Что здесь является входной, а что выходной информацией? Входная — это дата рождения, выходная — это число, которому соответствует определенная планета.
Очень часто, собрав информацию с помощью измерительных приборов, человек приступает к ее обработке, используя различные технические устройства. Среди них особую роль играет компьютер, обладающий уникальной способностью быстро обрабатывать большие объемы информации. Он перерабатывает входную информацию и выдает результат, который оценивается человеком.
Входная и выходная информация при компьютерной обработке может быть представлена в различной форме. Так, при подготовке метеосводки данные о состоянии атмосферы поступают от датчиков в виде таблиц и графиков, а иногда и в виде сигналов для компьютера. Выходная информация, обработанная компьютером, выдается в форме синоптической карты погоды, которую вы часто видите по телевизору. Если измерительные приборы дополняют недостающие возможности наших органов чувств, то компьютер берет на себя сложные вычисления и тем самым облегчает задачу, стоящую перед человеком.
Обратимся опять к творчеству Галилея. Его считают основоположником научного естествознания. Он первый разработал метод научного исследования, который состоит из 4 этапов: наблюдение («чувственный опыт»), создание рабочей гипотезы, вывод закона природы, опытная проверка. Сегодня на всех этапах исследования человеку помогают технические устройства, в том числе и компьютер.
3.3. Передача информации
Развитие человечества не было бы возможно без обмена информацией. С давних времен льрди из поколения в поколение передавали свои знания, извещали об опасности или передавали важную и срочную информацию, обменивались сведениями. Например, в Петербурге в начале XIX века была весьма развита пожарная служба. В нескольких частях города были построены высокие каланчи, с которых обозревались окрестности. Если случался пожар, то на башне днем поднимался разноцветный флаг (с той или иной геометрической фигурой), а ночью зажигалось несколько фонарей, число и расположение которых означало часть города, где произошел пожар, а также степень его сложности.
В любом процессе передачи или обмене информацией существует ее источник и получатель (рисунок 3.1), а сама информация передается по каналу связи с помощью сигналов: механических, тепловых, электрических и др. В обычной жизни для человека любой звук и свет являются сигналами, несущими смысловую нагрузку. Например, сирена — это звуковой сигнал тревоги; звонок телефона — сигнал, чтобы взять трубку; красный свет светофора — сигнал, запрещающий переход дороги. Если мы заметили какое-то изменение в окружающей обстановке, то можно сказать, что произошло событие. Школьный звонок вдруг зазвенел после длительного молчания — произошло событие — закончился урок. У чайника на плите вдруг из носика пошел пар — произошло событие, которое для нас означает, что вода в чайнике закипела.
Рис. 3.1. Передача информации от источника к получателю
В качестве источника информации может выступать живое существо или техническое устройство. От него информация попадает на кодирующее устройство (рисунок 3.2), которое предназначено для преобразования исходного сообщения в форму, удобную для передачи. С такими устройствами вы встречаетесь постоянно: микрофон телефона, лист бумаги и т. д. По каналу связи информация попадает на декодирующее устройство (см. рисунок 3.2) получателя, которое преобразует кодированное сообщение в форму, понятную получателю. Одни из самых сложных декодирующих устройств — человеческие ухо и глаз.
Рис. 3.2. Схема передачи информации
В процессе передачи информация может утрачиваться, искажаться. Это происходит из-за различных помех как на канале связи, так и при кодировании и декодировании информации. С такими ситуациями вы встречаетесь достаточно часто: искажение звука в телефоне, помехи при телевизионной передаче, ошибки телеграфа, неполнота переданной информации, неверно выраженная мысль, ошибка в расчетах. Вопросами, связанными с методами кодирования и декодирования информации, занимается специальная наука — криптография.
При передаче информации важную роль играет форма представления информации. Она может быть понятна источнику информации, но недоступна для понимания получателя. Люди специально договариваются о языке, с помощью которого будет представлена информация для более надежного ее сохранения.
3.4. Хранение информации
Человеческий разум является самым совершенным инструментом познания окружающего мира. А память человека — великолепным устройством для хранения полученной информации.
Чтобы информация стала достоянием многих людей, необходимо иметь возможность ее хранить не только в памяти человека. В процессе развития человечества существовали разные способы хранения информации, которые совершенствовались с течением времени: узелки на веревках, зарубки на палках, берестяные грамоты, письма на папирусе, бумаге. Наконец, был изобретен типографский станок, и появились книги. Поиск надежных и доступных способов хранения информации идет и по сей день.
Сегодня мы используем для хранения информации самые различные материалы: бумагу, фото- и кинопленку, магнитную аудио- и видеоленту, магнитные и оптические диски. Все это — носители информации.
Носитель информации — материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации.
Например, видеокассета является носителем звуковой и зрительной информации. Современная технология информационных носителей развивается стремительно. Вы, наверное, слышали, что сегодня для хранения видеозаписей используются лазерные диски, которые сохраняют информацию в течение длительного времени без потери качества.
3.5. Поиск информации
Оказывается, просто сохранить информацию недостаточно. Представьте себе большое количество беспорядочно сложенных книг или фотографий. Как ими воспользоваться для поиска очень важной и нужной информации? Сделать это быстро не удастся. А если время не ограничено, то можно попытаться, перебрав все книги, найти нужную информацию.
Можно упростить поиск, если расставить книги в определенном порядке, то есть упорядочить информацию.
Рассмотрим несколько примеров.
Как отыскать нужный раздел в книге? — По оглавлению, где перечислены названия разделов и номера страниц.
Чтобы отыскать нужный термин в учебнике, следует воспользоваться словарем в конце учебника. В нем перечислены все термины в алфавитном порядке с указанием страниц, на которых они встречаются.
Как узнать, в каком кабинете занимается 7«а» класс на четвертом уроке во вторник? — По расписанию, вывешенному на доске объявлений.
Как найти книгу в библиотеке? — По каталогу, где в определенном порядке рассортированы карточки-формуляры с названиями книг и шифрами, под которыми они хранятся на стеллажах.
3.6. Защита информации
В жизни человечества информация играет очень важную роль. От нее зависит принятие решений, влияющих на развитие общества. Сегодня считается, что 10 % времени деньги существуют в своем физическом виде, в остальное время они находятся в виде информации. Поэтому информация так дорого стоит и ее надо охранять.
Можно назвать немало самых разных ситуаций, при которых информация нуждается в защите. В детстве вы нередко скрывали что-то от родителей или готовили им сюрприз, защищая свою информацию. В литературе вы часто читали об информации, содержащей государственную, военную, коммерческую или врачебную тайну.
Право доступа к такой информации имеет, как правило, ограниченный круг людей (законные пользователи). Но находятся люди (незаконные пользователи), которые стремятся овладеть секретной информацией в различных целях. Для предотвращения потери информации разрабатываются различные механизмы ее защиты, которые используются на всех этапах работы с ней.
Защищать от повреждений и внешних воздействий надо и устройства, на которых хранится секретная и важная информация, и каналы связи.
Повреждения могут быть вызваны поломкой оборудования или канала связи, подделкой или разглашением секретной информации. Внешние воздействия возникают как в результате стихийных бедствий (пожара, наводнения, землетрясения), так и в результате сбоев оборудования или кражи.
Для сохранения информации используют различные способы защиты:
◊ безопасность зданий, где хранится секретная информация;
◊ контроль доступа к секретной информации с помощью пароля, пропуска, идентификации личности по отпечаткам пальцев, голосу, личной подписи;
◊ разграничение доступа, которое заключается в разделении информации на части и организации доступа к ней людей в зависимости от их полномочий;
◊ дублирование каналов связи и подключение резервных устройств; в случае неисправности действующих систем происходит переключение на резервную систему и запасной канал связи;
◊ криптографические преобразования информации с помощью шифров.
Шифром называют метод преобразования информации с целью ее защиты от незаконных пользователей. Науку об использовании этих методов называют криптографией.
Криптографией с давних времен занимались и ученые, и дипломаты, и священнослужители. В истории есть немало примеров использования шифров для защиты информации. Например,
Цезарь использовал для переписки специальный шифр, который вошел в историю под его именем. Это достаточно простой шифр, в котором каждая буква заменяется третьей после нее буквой в алфавите. Можно изменить величину сдвига и получить новый шифр. Важно, чтобы у отправителя и получателя сообщения была одна и та же таблица замены или перестановки букв.
Во времена войн между Спартой и Афинами был известен один интересный шифр, который вы можете легко повторить. Для этого надо взять карандаш, обернуть его бумажной полоской и написать на ней сообщение. Развернув эту полоску, вы получите набор несвязанных букв, которые выстраиваются в определенном порядке только на карандаше нужного диаметра.
Существует метод шифрования с помощью «ключа». Самый простой пример такого шифрования, когда номер буквы шифрованного текста в алфавите получается с помощью сложения номера буквы текста в алфавите и номера буквы ключа в алфавите.
Пример. Слово «мама» — это ключ шифра. Зашифровать надо слово «информация». Схема шифрования заключается в следующем. Поставить под буквами слова буквы ключа, записать под каждой буквой ее номер в алфавите и сложить их. Если сумма равна или больше 33, то вычесть 32. Числа теперь надо заменить на буквы, и результат шифрования готов — «ХОБПЭННЧХА». При шифровании фразы пробелы шифруются кодом 0.
Порядок букв в алфавите:
Контрольные вопросы и задания
1. Что помогает людям получать информацию, недоступную их органам чувств? Приведите примеры.
2. Как называется информация, получаемая приемником?
3. Как называется информация после ее обработки?
4. Придумайте примеры человеческой деятельности, связанные с обработкой информации. Расскажите, каким способом в ваших примерах человек получает входную информацию, в чем заключается ее обработка, что является выходной информацией.
5. Что может выступать в роли источника и получателя сообщения?
6. Приведите примеры способов передачи информации по схемам:
| ■ Источник (человек) | —› | Приемник (человек) |
| ■ Источник (устройство) | —› | Приемник (человек) |
| ■ Источник (человек) | —› | Приемник (устройство) |
| ■ Источник (предмет) | —› | Приемник (человек) |
| ■ Источник (человек) | —› | Приемник (предмет) |
| ■ Источник-приемник | ‹—› | Приемник-источник |
| ■ Источник | —› | Приемники |
| ■ Источники | —› | Приемник |
7. Придумайте способ передачи информации.
8. Нарисуйте схему передачи информации.
9. Приведите примеры кодирующих и декодирующих устройств.
10. Что такое носитель информации? Приведите примеры.
11. Какие требования предъявляются к носителю информации?
12. Приведите примеры способов организации хранения информации.
13. Какие вы знаете устройства, помогающие человеку собирать, хранить, обрабатывать и передавать информацию?
14. Почему важно защищать информацию?
15. Какие способы защиты информации вы знаете?
16. Приведите примеры шифров.
17. Зашифруйте фразу «Я учу информатику» с помощью ключа «шифр».
В этой статье будут рассмотрены примеры блок-схем, которые могут встретиться вам в учебниках по информатике и другой литературе. Блок-схема представляет собой алгоритм, по которому решается какая-либо задача, поставленная перед разработчиком. Сначала нужно ответить на вопрос, что такое алгоритм, как он представляется графически, а самое главное – как его решить, зная определенные параметры. Нужно сразу отметить, что алгоритмы бывают нескольких видов.
Что такое алгоритм?
Это слово ввел в обиход математик Мухаммед аль-Хорезми, который жил в период 763-850 года. Именно он является человеком, который создал правила выполнения арифметических действий (а их всего четыре). А вот ГОСТ от 1974 года, который гласит, что:
Алгоритм – это точное предписание, которое определяет вычислительный процесс. Причем имеется несколько переменных с заданными значениями, которые приводят расчеты к искомому результату.
Алгоритм позволяет четко указать исполнителю выполнять строгую последовательность действий, чтобы решить поставленную задачу и получить результат. Разработка алгоритма – это разбивание одной большой задачи на некую последовательность шагов. Причем разработчик алгоритма обязан знать все особенности и правила его составления.
Особенности алгоритма
Всего можно выделить восемь особенностей алгоритма (независимо от его вида):
- Присутствует функция ввода изначальных данных.
- Есть вывод некоего результата после завершения алгоритма. Нужно помнить, что алгоритм нужен для того, чтобы достичь определенной цели, а именно – получить результат, который имеет прямое отношение к исходным данным.
- У алгоритма должна быть структура дискретного типа. Он должен представляться последовательными шагами. Причем каждый следующий шаг может начаться только после завершения предыдущего.
- Алгоритм должен быть однозначным. Каждый шаг четко определяется и не допускает произвольной трактовки.
- Алгоритм должен быть конечным – необходимо, чтобы он выполнялся за строго определенное количество шагов.
- Алгоритм должен быть корректным – задавать исключительно верное решение поставленной задачи.
- Общность (или массовость) – он должен работать с различными исходными данными.
- Время, которое дается на решение алгоритма, должно быть минимальным. Это определяет эффективность решения поставленной задачи.
А теперь, зная, какие существуют блок-схемы алгоритмов, можно приступить к рассмотрению способов их записи. А их не очень много.
Словесная запись
Такая форма, как правило, применяется при описании порядка действий для человека: «Пойди туда, не знаю куда. Принеси то, не знаю что».
Конечно, это шуточная форма, но суть понятна. В качестве примера можно привести еще, например, привычную запись на стеклах автобусов:«При аварии выдернуть шнур, выдавить стекло».
Здесь четко ставится условие, при котором нужно выполнить два действия в строгой последовательности. Но это самые простые алгоритмы, существуют и более сложные. Иногда используются формулы, спецобозначения, но при обязательном условии – исполнитель должен все понимать.
Допускается изменять порядок действий, если необходимо вернуться, например, к предыдущей операции либо обойти какую-то команду при определенном условии. При этом команды желательно нумеровать и обязательно указывается команда, к которой происходит переход: «Закончив все манипуляции, повторяете пункты с 3 по 5».
Запись в графической форме
В этой записи участвуют элементы блок-схем. Все элементы стандартизированы, у каждой команды имеется определенная графическая запись. А конкретная команда должна записываться внутри каждого из блоков обычным языком или математическими формулами. Все блоки должны соединяться линиями – они показывают, какой именно порядок у выполняемых команд. Собственно, этот тип алгоритма более подходит для использования в программном коде, нежели словесный.
Запись на языках программирования
В том случае, если алгоритм необходим для того, чтобы задачу решала программа, установленная на ПК, то нужно его записывать специальным кодом. Для этого существует множество языков программирования. И алгоритм в этом случае называется программой.
Блок-схемы
Блок-схема – это представление алгоритма в графической форме. Все команды и действия представлены геометрическими фигурами (блоками). Внутри каждой фигуры вписывается вся информация о тех действиях, которые нужно выполнить. Связи изображены в виде обычных линий со стрелками (при необходимости).
Для оформления блок-схем алгоритмов имеется ГОСТ 19.701-90. Он описывает порядок и правила создания их в графической форме, а также основные методы решения. В этой статье приведены основные элементы блок-схем, которые используются при решении задач, например, по информатике. А теперь давайте рассмотрим правила построения.
Основные правила составления блок-схемы
Можно выделить такие особенности, которые должны быть у любой блок-схемы:
- Обязательно должно присутствовать два блока – «Начало» и «Конец». Причем в единичном экземпляре.
- От начального блока до конечного должны быть проведены линии связи.
- Из всех блоков, кроме конечного, должны выходить линии потока.
- Обязательно должна присутствовать нумерация всех блоков: сверху вниз, слева направо. Порядковый номер нужно проставлять в левом верхнем углу, делая разрыв начертания.
- Все блоки должны быть связаны друг с другом линиями. Именно они должны определять последовательность, с которой выполняются действия. Если поток движется снизу вверх или справа налево (другими словами, в обратном порядке), то обязательно рисуются стрелки.
- Линии делятся на выходящие и входящие. При этом нужно отметить, что одна линия является для одного блока выходящей, а для другого входящей.
- От начального блока в схеме линия потока только выходит, так как он является самым первым.
- А вот у конечного блока имеется только вход. Это наглядно показано на примерах блок-схем, которые имеются в статье.
- Чтобы проще было читать блок-схемы, входящие линии изображаются сверху, а исходящие снизу.
- Допускается наличие разрывов в линиях потока. Обязательно они помечаются специальными соединителями.
- Для облегчения блок-схемы разрешается всю информацию прописывать в комментариях.
Графические элементы блок-схем для решения алгоритмов представлены в таблице:
Линейный тип алгоритмов
Это самый простой вид, который состоит из определенной последовательности действий, они не зависят от того, какие данные вписаны изначально. Есть несколько команд, которые выполняются однократно и только после того, как будет сделана предшествующая. Линейная блок-схема выглядит таким образом:
Причем связи могут идти как сверху вниз, так и слева направо. Используется такая блок-схема для записи алгоритмов вычислений по простым формулам, у которых не имеется ограничений на значения переменных, входящих в формулы для расчета. Линейный алгоритм – это составная часть сложных процессов вычисления.
Разветвляющиеся алгоритмы
Блок-схемы, построенные по таким алгоритмам, являются более сложными, нежели линейные. Но суть не меняется. Разветвляющийся алгоритм – это процесс, в котором дальнейшее действие зависит от того, как выполняется условие и какое получается решение. Каждое направление действия – это ветвь.
На схемах изображаются блоки, которые называются «Решение». У него имеется два выхода, а внутри прописывается логическое условие. Именно от того, как оно будет выполнено, зависит дальнейшее движение по схеме алгоритма. Можно разделить разветвляющиеся алгоритмы на три группы:
- «Обход» – при этом одна из веток не имеет операторов. Другими словами, происходит обход нескольких действий другой ветки.
- «Разветвление» – каждая ветка имеет определенный набор выполняемых действий.
- «Множественный выбор» – это разветвление, в котором есть несколько веток и каждая содержит в себе определенный набор выполняемых действий. Причем есть одна особенность – выбор направления напрямую зависит от того, какие заданы значения выражений, входящих в алгоритм.
Это простые алгоритмы, которые решаются очень просто. Теперь давайте перейдем к более сложным.
Циклический алгоритм
Здесь все предельно понятно – циклическая блок-схема представляет алгоритм, в котором многократно повторяются однотипные вычисления. По определению, цикл – это определенная последовательность каких-либо действий, выполняемая многократно (более, чем один раз). И можно выделить несколько типов циклов:
- У которых известно число повторений действий (их еще называют циклами со счетчиком).
- У которых число повторений неизвестно – с постусловием и предусловием.
Независимо от того, какой тип цикла используется для решения алгоритма, у него обязательно должна присутствовать переменная, при помощи которой происходит выход. Именно она определяет количество повторений цикла. Рабочая часть (тело) цикла – это определенная последовательность действий, которая выполняется на каждом шаге. А теперь более детально рассмотрим все типы циклов, которые могут встретиться при составлении алгоритмов и решении задач по информатике.
Циклы со счетчиками
На рисунке изображена простая блок-схема, в которой имеется цикл со счетчиком. Такой тип алгоритмов показывает, что заранее известно количество повторений данного цикла. И это число фиксировано. При этом переменная, считающая число шагов (повторений), так и называется – счетчик. Иногда в учебниках можно встретить иные определения – параметр цикла, управляющая переменная.
Блок-схема очень наглядно иллюстрирует, как работает цикл со счетчиком. Прежде чем приступить к выполнению первого шага, нужно присвоить начальное значение счетчику – это может быть любое число, оно зависит от конкретного алгоритма. В том случае, когда конечное значение меньше величины счетчика, начнет выполняться определенная группа команд, которые составляют тело цикла.
После того, как тело будет выполнено, счетчик меняется на величину шага счетчика, обозначенную буквой h. В том случае, если значение, которое получится, будет меньше конечного, цикл будет продолжаться. И закончится он лишь в тогда, когда конечное значение будет меньше, чем счетчик цикла. Только в этом случае произойдет выполнение того действия, которое следует за циклом.
Обычно в обозначениях блок-схем используется блок, который называется «Подготовка». В нем прописывается счетчик, а затем указываются такие данные: начальное и конечное значения, шаг изменения. На блок-схеме это параметры I н, Ik и h, соответственно. В том случае, когда h=1, величину шага не записывают. В остальных случаях делать это обязательно. Необходимо придерживаться простого правила – линия потока должна входить сверху. А линия потока, которая выходит снизу (или справа, в зависимости от конкретного алгоритма), должна показывать переход к последующему оператору.
Теперь вы полностью изучили описание блок-схемы, изображенной на рисунке. Можно перейти к дальнейшему изучению. Когда используется цикл со счетчиком, требуется соблюдать определенные условия:
- В теле не разрешается изменять (принудительно) значение счетчика.
- Запрещено передавать управление извне оператору тела. Другими словами, войти в цикл можно только из его начала.
Циклы с предусловием
Этот тип циклов применяется в тех случаях, когда количество повторений заранее неизвестно. Цикл с предусловием – это тип алгоритма, в котором непосредственно перед началом выполнения тела осуществляется проверка условия, при котором допускается переход к следующему действию. Обратите внимание на то, как изображаются элементы блок-схемы.
В том случае, когда условие выполняется (утверждение истинно), происходит переход к началу тела цикла. Непосредственно в нем изменяется значение хотя бы одной переменной, влияющей на значение поставленного условия. Если не придерживаться этого правила, получим «зацикливание». В том случае, если после следующей проверки условия выполнения тела цикла оказывается, что оно ложное, то происходит выход.
В блок-схемах алгоритмов допускается осуществлять проверку не истинности, а ложности начального условия. При этом из цикла произойдет выход только в том случае, если значение условия окажется истинным. Оба варианта правильные, их использование зависит от того, какой конкретно удобнее использовать для решения той или иной задачи. Такой тип цикла имеет одну особенность – тело может не выполниться в случае, когда условие ложно или истинно (в зависимости от варианта, который применяется для решения алгоритма).
Ниже приведена блок-схема, которая описывает все эти действия:
Если внимательно присмотреться, то этот вид циклов чем-то похож на предыдущий. Самостоятельно построить блок-схему, описывающую этот цикл, мы сейчас и попробуем. Особенность заключается в том, что неизвестно заранее число повторений. А условие задается уже после того, как произошел выход из тела. Отсюда видно, что тело, независимо от решения, будет выполняться как минимум один раз. Для наглядности взгляните на блок-схему, описывающую выполнение условия и операторов:
Ничего сложного в построении алгоритмов с циклами нет, достаточно в них только один раз разобраться. А теперь перейдем к более сложным конструкциям.
Сложные циклы
Сложные – это такие конструкции, внутри которых есть один или больше простых циклов. Иногда их называют вложенными. При этом те конструкции, которые охватывают иные циклы, называют «внешними». А те, которые входят в конструкцию внешних – внутренними. При выполнении каждого шага внешнего цикла происходит полная прокрутка внутреннего, как представлено на рисунке:
Вот и все, вы рассмотрели основные особенности построения блок-схем для решения алгоритмов, знаете принципы и правила. Теперь можно рассмотреть конкретные примеры блок-схем из жизни. Например, в психологии такие конструкции используются для того, чтобы человек решил какой-то вопрос:
Или пример из биологии для решения поставленной задачи:
Решение задач с блок-схемами
А теперь рассмотрим примеры задач с блок-схемами, которые могут попасться в учебниках информатики. Например, задана блок-схема, по которой решается какой-то алгоритм:
При этом пользователь самостоятельно вводит значения переменных. Допустим, х=16, а у=2. Процесс выполнения такой:
- Производится ввод значений х и у.
- Выполняется операция преобразования: х=√16=4.
- Выполняется условие: у=у2=4.
- Производится вычисление: х=(х+1)=(4+1)=5.
- Дальше вычисляется следующая переменная: у=(у+х)=(5+4)=9.
- Выводится решение: у=9.
На этом примере блок-схемы по информатике хорошо видно, как происходит решение алгоритма. Нужно обратить внимание на то, что значения х и у задаются на начальном этапе и они могут быть любыми.
Процесс — это ход, развитие какого-нибудь явления; последовательная закономерная смена состояний (изменение) в развитии чего-либо.
Информационными процессами называют такие процессы, которые связаны с изменением информации или действиями с использованием информации.
Есть несколько основных информационных процессов:
- cбор информации;
- представление информации;
- обработка информации;
- хранение информации;
- передача информации.
Узнавая новый номер телефона или адрес из телефонного справочника или записной книжки, мы собираем и сохраняем информацию. При непосредственном разговоре с людьми, через переписку, с помощью телефона, радио или компьютерной сети, мы передаем и получаем информацию. Пытаясь решить какую либо задачу, например, по математике, мы тем самым обрабатываем известную информацию.
Информационной деятельностью называют деятельность человека, которая связанна с процессами сбора, представления, обработки, хранения и передачи информации.
Рассмотрим теперь эти информационные процессы.
1) Сбор информации — осуществляется через наблюдение, чтение, общение, измерение и т. д. Со сбора информации начинается решение практически любой задачи.
Пример:
Для того чтобы знать, на какой спектакль вы сможете сходить в свой выходной, вам нужно выяснять автора и название пьесы. Чтобы выбрать профессию, связанную с производством и использованием компьютеров, вам нужно выяснить какие это профессии, в каком учебном заведении и на каком факультете можно приобрести такую специальность. То есть собрать соответствующие информации.
Для сбора информации часто используют различные измерительные устройства.
Пример:
Для того чтобы знать, какая на улице температура воздуха, нам нужен термометр.
Рис. 1.
Для того чтобы знать, с какой скоростью едет водитель автомобиля, нужен спидометр.
Рис.2.
2) Обработка информации — информационный процесс, в ходе которого информация изменяется содержательно или по форме.
Когда ученик отвечает на вопросы по биологии или решает математическую задачу, водитель автомобиля принимает решение о изменении скорости автомобиля, все они обрабатывают входную информацию. После обработки этой информации получается выходная информация. Обработку информации осуществляет исполнитель по определенным правилам. Исполнителем может быть человек, коллектив, животное, машина.
Рис. 3.
Пример:
Школьник, который являлся исполнителем, получил входную информацию в виде условия задачи, обработал информацию в соответствии с определенными правилами (например, правилами решения математических задач) и получил выходную информацию в виде искомого результата.
Обработка информации делится на два типа:
- получение нового содержания, новой информации: преобразование по правилам (по формулам), исследование объектов познания по их моделям, логические рассуждения, обобщения и др.;
- изменение формы представления информации, не изменяющая ее содержание: структурирование (организация информации по некоторому правилу, связывающему ее в единое целое), кодирование (переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для восприятия, хранения, передачи или обработки информации), отбор (требуется для решения некоторой задачи, из информационного массива).
Для обработки большой информации главным помощником человека является компьютер. Компьютер позволяет на основании результатов измерений посчитать довольно большие числа, построить диаграммы и графики.
3) Хранение информации осуществляется с помощью её переноса на материальные носители. Зафиксировать информацию каким-нибудь способом означает сохранить информацию.
Информация хранится в памяти людей или же на каких-либо внешних носителях.
На протяжении нескольких столетий основным носителем информации является бумага. В наше время так же очень распространены электронные носители информации — флеш-карты, диске, аудио- и видеокассете.
Рис. 4.
Но самым важным хранилищем информации для человека является его память. На самом деле, каждый человек помнит свое имя, фамилию, домашний адрес, адреса и телефоны родных и знакомых. А если же человек не может вспомнить нужный адрес или телефон, ему в этом помогают записные книжки, телефонные справочники или другие долговременные носители информации.
4) Передача информации — процесс информации пространственного переноса от источника к получателю (адресату).
Распространение информации между людьми происходит в процессе ее передачи. Передача информации происходит через чтение книг, при разговоре по телефону, при просмотре телепередач и общении в компьютерной сети Интернет.
В передаче информации есть источник и есть приемник информации. Источник передает информацию, а приемник ее получает. А передача информации от источника к приемнику всегда происходит через канал связи.
Рис. 5.
Пример:
При телефонном разговоре двух людей, один из которых является источник, а другой приемником, в роле канала связи выступает телефонная связь.
Информационные процессы в живой природе и технике.
В живой природе, как и в мире людей, информация играет огромную роль. Информацию, поступающую из окружающей среды, способны воспринимать не только люди, но даже животные, растения, отдельные клетки и микроорганизмы улавливают сигналы и реагируют на них тем или иным способом. Опадение листвы осенью и рост побегов весной, принятие определенной позы собакой при приближении соперника, выделение нужных веществ в цитоплазму амебы… Все эти явления живой природы — примеры изменений в системе после поступления информации.
С информационными процессами в технике мы сталкиваемся постоянно, ребенок, когда играет с управляемым автомобилем или кораблем, получает первое знакомство с информационными процессами в технике. В некоторых случаях главную роль в процессе управления выполняет человек (например, вождение автомобиля), в других управление берет на себя само техническое устройство (например, кондиционер).
Схемы электрические. Типы схем / Хабр
Привет Хабр!
Чаще в статьях приводят вместо электрических схем красочные картинки, из-за этого возникают споры в комментариях.
В связи с этим, решил написать небольшую статью-ликбез по типам электрических схем, классифицируемых в Единой системе конструкторской документации (ЕСКД).
На протяжении всей статьи буду опираться на ЕСКД.
Рассмотрим ГОСТ 2.701-2008 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
Данный ГОСТ вводит понятия:
- вид схемы — классификационная группировка схем, выделяемая по признакам принципа действия, состава изделия и связей между его составными частями;
- тип схемы — классификационная группировка, выделяемая по признаку их основного назначения.
Сразу договоримся, что вид схем у нас будет единственный — схема электрическая (Э).
Разберемся какие типы схем описаны в данном ГОСТе.
Далее рассмотрим каждый тип схем более подробно применительно для электрических схем.
Основной документ: ГОСТ 2.702-2011 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем.
Так, что же такое и с чем «едят» эти схемы электрические?
Нам даст ответ ГОСТ 2.702-2011: Схема электрическая — документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи.
Схемы электрические в зависимости от основного назначения подразделяют на следующие типы:
Схема электрическая структурная (Э1)
На структурной схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними. Графическое построение схемы должно обеспечивать наилучшее представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. На линиях взаимосвязей рекомендуется стрелками обозначать направление хода процессов, происходящих в изделии.
Пример схемы электрической структурной:
Схема электрическая функциональная (Э2)
На функциональной схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемом схемой, и связи между этими частями. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой.
Пример схемы электрической функциональной:
Схема электрическая принципиальная (полная) (Э3)
На принципиальной схеме изображают все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии установленных электрических процессов, все электрические взаимосвязи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т.д.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи. На схеме допускается изображать соединительные и монтажные элементы, устанавливаемые в изделии по конструктивным соображениям. Схемы выполняют для изделий, находящихся в отключенном положении.
Пример схемы электрической принципиальной:
Схема электрическая соединений (монтажная) (Э4)
На схеме соединений следует изображать все устройства и элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (соединители, платы, зажимы и т.д.), а также соединения между этими устройствами и элементами. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии. Расположение изображений входных и выходных элементов или выводов внутри графических обозначений и устройств или элементов должно примерно соответствовать их действительному размещению в устройстве или элементе.
Пример схемы электрической соединений:
Схема электрическая подключения (Э5)
На схеме подключения должны быть изображены изделие, его входные и выходные элементы (соединители, зажимы и т.д.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей (многожильных проводов, электрических шнуров) внешнего монтажа, около которых помещают данные о подключении изделия (характеристики внешних цепей и (или) адреса). Размещение изображений входных и выходных элементов внутри графического обозначения изделия должно примерно соответствовать их действительному размещению в изделии. На схеме следует указывать позиционные обозначения входных и выходных элементов, присвоенные им на принципиальной схеме изделия.
Пример схемы электрической подключений:
Схема электрическая общая (Э6)
На общей схеме изображают устройства и элементы, входящие в комплекс, а также провода, жгуты и кабели (многожильные провода, электрические шнуры), соединяющие эти устройства и элементы. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии.
Пример схемы электрической общей:
Схема электрическая расположения (Э7)
На схеме расположения изображают составные части изделия, а при необходимости связи между ними — конструкцию, помещение или местность, на которых эти составные части будут расположены.
Пример схемы электрической расположения:
Схема электрическая объединенная (Э0)
На данном виде схем изображают различные типы, которые объединяются между собой на одном чертеже.
Пример схемы электрической объединенной:
PS
Это моя первая статья на Хабре не судите строго.
типов ввода HTML
В этой главе описываются различные типы для элемента HTML .
Типы ввода HTML
Вот различные типы ввода, которые вы можете использовать в HTML:
Тип ввода текста
определяет однострочное поле ввода текста :
Пример
<форма>
Вот как HTML-код выше будет отображаться в браузере:
Имя:Фамилия:
Тип ввода Пароль
определяет поле пароля :
Пример
<форма>
Вот как HTML-код выше будет отображаться в браузере:
Имя пользователя:Пароль:
Символы в поле пароля маскируются (отображаются в виде звездочек или кружков).
Тип ввода Отправить
определяет кнопку для отправка данных формы обработчику форм .
Обработчик форм – это обычно страница сервера со скриптом для обработки входные данные.
Обработчик формы указан в действии формы атрибут:
Пример
Больше новостей
