Информатика Определение. Предмет и задачи

Информатика Определение. Предмет и задачи

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин образован путем слияния слов “информация” и “автоматика” и означает “информационная автоматика или автоматизированная переработка информации”. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Часто возникает путаница понятий “информатика” и “кибернетика”. Попытаемся разъяснить их сходство и различие.

Кибернетика – это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика развивается сама по себе и, хотя достаточно активно использует достижения компьютерной техники, совершенно от нее не зависит, т.к. строит различные модели управления объектами.

Информатика как отрасль народного хозяйства занимается производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. В настоящее время около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.

Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.

Информатика как прикладная дисциплина занимается изучением закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение); созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности; разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д.

Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

Задачи информатики состоят в следующем:

а)исследование информационных процессов любой природы;

б)разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

 

 

Основные направления в информатике

а) теоретическая информатика (модели обработки, передачи, переработки информации)

*) мат. логика

*) вычислительная мат.

*) теория информации

*) системный анализ

*) теория принятия решений

б) кибернетика (теория о системах управления)

в) программирование (методы и приемы составления программ)

Программа – план действий подлежащий исполнению (неким исполнителем)/ алгоритм, записанный на некотором формальном языке

Программирование – процесс создания программ

Методология – идея решения задачи

г) искусственный интеллект

д) прикладная информатика

 

Формальная постановка задачи. Отображение. (??? )

Все объекты и результаты сопоставляются мат. понятиям. (x, y, zϵ R...)

Главный этап – установление отношения между входными и выходными данными(отображение)

 

Типовые (простые) схемы алгоритмов(??? )

Алгоритм - графическое изображение логической структуры алгоритма, в котором каждый этап процесса обработки информации представляется в виде геометрических символов (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых операций.

линейная,

разветвляющаяся,

циклическая .

 

 

5. Программирование вложенных циклов

 

Структурный подход к проектированию алгоритмов и программ

Структурное программирование - методология разработки программного обеспечения. Фундаментом структурного программирования является доказанная Бемом и Джекопини теорема о структурировании. Эта теорема устанавливает, что как бы сложна ни была задача, блок-схема соответствующей программы (читай - " соответствующего алгоритма" ) всегда может быть представлена с использованием весьма ограниченного числа элементарных управляющих структур (последовательность, ветвление, цикл).

Главная идея доказательства этой теоремы состоит в преобразовании каждой части алгоритма в одну из трех основных структур или их комбинацию так, чтобы неструктурированная часть алгоритма уменьшилась. После достаточного числа таких преобразований оставшаяся неструктурированной часть либо исчезнет, либо станет ненужной. Доказывается, что в результате получится алгоритм, эквивалентный исходному и использующий лишь упомянутые управляющие структуры.

Цель структурного программирования - выбор структуры программы путем расчленения исходной задачи на подзадачи. Программы должны иметь простую структуру. Сложные, запутанные программы, как правило, являются неработоспособными, а их тестирование требует больших затрат.

 

Теорема о структуризации

Теорема Бёма-Якопини - положение структурного программирования, согласно которому любой исполняемый алгоритм может быть преобразован к структурированному виду, то есть такому виду, когда ход его выполнения определяется только при помощи трёх структур управления: последовательной (англ. sequence), ветвлений (англ. selection) и повторов или циклов (англ. repetition, cycle).

а) В последовательной структуре инструкции выполняются в том порядке, как они записаны в программе, т. е. одна за другой.

Например:

Подпрограмма 1 /* последовательное выполнение инструкций 1, 2..N…...*/

Инструкция 1;

Инструкция 2;

...

Инструкция N;

Конец Подпрограммы 1.

б) В структуре ветвлений последовательность выполнения инструкций зависит от заданного, чаще всего логической переменной, условия.

Например:

Подпрограмма 2 /* ветвлений – Выбор инструкции согласно условию */

Если условие 1 то Инструкция 1; /* выполняется, если истинно условие 1 */

 

Если условие 2 то Инструкция 2; /* выполняется, если истинно условие 2 */

...

Иначе Инструкция N; /* выполняется, если не ни одно из условий не является истинным */.

Конец Подпрограммы 2.

г) В циклах инструкции повторяются до тех пор пока не изменится некое условие, например значение логической переменной.

 

10. Обращение неструктурированных программ в структурированные

11. Метод дублирования процессов

 

12. Метод булевского признака (??? )

Применяется для структурирования циклического процесса

Вводится некая логическая переменная (boolean типа).

 

13. Программирование. Общие понятия

 

14. Основные этапы решения задач на ЭВМ, пример. (??? )

а) Постановка задачи ( сбор информации о задаче; формулировка условия задачи; определение конечных целей решения задачи; определение формы выдачи результатов; описание данных (их типов, диапазонов величин, структуры и т. п.))

б) Анализ и исследование задачи, модели ( анализ существующих аналогов; анализ технических и программных средств; разработка математической модели; разработка структур данных)

в) Разработка алгоритма ( выбор метода проектирования алгоритма; выбор формы записи алгоритма (блок-схемы, псевдокод и др.); выбор тестов и метода тестирования; проектирование алгоритма)

г) Программирование ( выбор языка программирования; уточнение способов организации данных; запись алгоритма на выбранном языке программирования)

д) Тестирование и отладка (синтаксическая отладка; отладка семантики и логической структуры; тестовые расчеты и анализ результатов тестирования; совершенствование программы)

Множественный тип данных

Множество — тип и структура данных в информатике, является реализацией математического объекта множество.

Данные типа множество позволяют хранить ограниченное число значений определённого типа без определённого порядка. Повторение значений, как правило, недопустимо. За исключением того, что множество в программировании конечно, оно в общем соответствует концепции математического множества. Для этого типа в языках программирования обычно предусмотрены стандартные операции над множествами.

пример:

(type

{определяем базовые для множеств перечислимый тип и тип-диапазон}

colors = (red, green, blue);

smallnumbers = 0..10;

{определяем множества из наших типов}

colorset = set of colors;

numberset = set of smallnumbers;

{можно и не задавать тип отдельно}

anothernumberset = set of 0..20;

 

{объявляем переменные типа множеств}

var nset1, nset2, nset3: numberset;

cset: colorset;

begin

nset1: = [0, 2, 4, 6, 8, 10]; {задаем в виде конструктора множества}

cset: = [reb, blue]; {простым перечислением элементов}

nset2: = [1, 3, 9, 7, 5]; {порядок перечисления неважен}

nset3: = []; {пустое множество}

nset1: = [0..5]; {возможно задавать элементы диапазоном}

nset3: = nset1 + nset2; {объединение}

nset3: = nset1 * nset2; {пересечение}

nset3: = nset1 - nset2; {разность}

if (5 in nset2) or {проверка на вхождение элемента}

(green in cset) then

...

end; )

 

Символьный тип данных

Символьный тип (Сhar) — простой тип данных, предназначенный для хранения одного символа в определённой кодировке. Может являться как однобайтовым (для стандартной таблицы символов), так и многобайтовым (к примеру, для Юникода). Основным применением является обращение к отдельным знакам строки.

 

Понятие модели данных

В классической теории баз данных, модель данных есть формальная теория представления и обработки данных в системе управления базами данных (СУБД), которая включает, по меньшей мере, три аспекта:

а) аспект структуры: методы описания типов и логических структур данных в базе данных;

б) аспект манипуляции: методы манипулирования данными;

в) аспект целостности: методы описания и поддержки целостности базы данных.

Аспект структуры определяет, что из себя логически представляет база данных, аспект манипуляции определяет способы перехода между состояниями базы данных (то есть способы модификации данных) и способы извлечения данных из базы данных, аспект целостности определяет средства описаний корректных состояний базы данных.

Модель данных — это абстрактное, самодостаточное, логическое определение объектов, операторов и прочих элементов, в совокупности составляющих абстрактную машину доступа к данным, с которой взаимодействует пользователь. Эти объекты позволяют моделировать структуру данных, а операторы — поведение данных^[1].

Каждая БД и СУБД строится на основе некоторой явной или неявной модели данных. Все СУБД, построенные на одной и той же модели данных, относят к одному типу. Например, основой реляционных СУБД является реляционная модель данных, сетевых СУБД — сетевая модель данных, иерархических СУБД — иерархическая модель данных и т.д.

 

Иерархическая модель данных

Иерархическая модель данных — логическая модель данных в виде древовидной структуры.

Иерархическая модель данных представляет собой совокупность элементов, расположенных в порядке их подчинения от общего к частному и образующих перевернутое дерево (граф). Данная модель характеризуется такими параметрами, как уровни, узлы, связи. Принцип работы модели таков, что несколько узлов более низкого уровня соединяется при помощи связи с одним узлом более высокого уровня.

Узел — информационная модель элемента, находящегося на данном уровне иерархии.

 

Сетевая модель данных

Сетевая модель данных — логическая модель данных, являющаяся расширением иерархического подхода, строгая математическая теория, описывающая структурный аспект, аспект целостности и аспект обработки данных в сетевых базах данных.

Разница между иерархической моделью данных и сетевой состоит в том, что в иерархических структурах запись-потомок должна иметь в точности одного предка, а в сетевой структуре данных у потомка может иметься любое число предков.

Сетевая БД состоит из набора экземпляров определенного типа записи и набора экземпляров определенного типа связей между этими записями.

Тип связи определяется для двух типов записи: предка и потомка. Экземпляр типа связи состоит из одного экземпляра типа записи предка и упорядоченного набора экземпляров типа записи потомка. Для данного типа связи L с типом записи предка P и типом записи потомка C должны выполняться следующие два условия:

а) каждый экземпляр типа записи P является предком только в одном экземпляре типа связи L;

б) каждый экземпляр типа записи C является потомком не более чем в одном экземпляре типа связи L.

 

Реляционная модель данных

Реляционная модель данных — логическая модель данных, прикладная теория построения баз данных, которая является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теории множеств и логика первого порядка.

На реляционной модели данных строятся реляционные базы данных.

Реляционная модель данных включает следующие компоненты:

а) структурный — данные в базе данных представляют собой набор отношений.

б) целостностный — отношения (таблицы) отвечают определенным условиям целостности. РМД поддерживает декларативные ограничения целостности уровня домена (типа данных), уровня отношения и уровня базы данных.

в) обработки (манипулирования) — РМД поддерживает операторы манипулирования отношениями (реляционная алгебра, реляционное исчисление).

Кроме того, в состав реляционной модели данных включают теорию нормализации.

Термин «реляционный» означает, что теория основана на математическом понятии отношение (relation). В качестве неформального синонима термину «отношение» часто встречается слово таблица. Необходимо помнить, что «таблица» есть понятие нестрогое и неформальное и часто означает не «отношение» как абстрактное понятие, а визуальное представление отношения на бумаге или экране. Некорректное и нестрогое использование термина «таблица» вместо термина «отношение» нередко приводит к недопониманию. Наиболее частая ошибка состоит в рассуждениях о том, что РМД имеет дело с «плоскими», или «двумерными» таблицами, тогда как таковыми могут быть только визуальные представления таблиц. Отношения же являются абстракциями, и не могут быть ни «плоскими», ни «неплоскими».

Для лучшего понимания РМД следует отметить три важных обстоятельства:

а) модель является логической, то есть отношения являются логическими (абстрактными), а не физическими (хранимыми) структурами;

б) для реляционных баз данных верен информационный принцип: всё информационное наполнение базы данных представлено одним и только одним способом, а именно — явным заданием значений атрибутов в кортежах отношений; в частности, нет никаких указателей (адресов), связывающих одно значение с другим;

в) наличие реляционной алгебры позволяет реализовать декларативное программирование и декларативное описание ограничений целостности, в дополнение к навигационному (процедурному) программированию и процедурной проверке условий.

 

36. Реляционная алгебра. Основные операции

37. Пример программирования треугольника Паскаля

38. Задача преобразования вектора

Информатика Определение. Предмет и задачи

Термин информатика возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин образован путем слияния слов “информация” и “автоматика” и означает “информационная автоматика или автоматизированная переработка информации”. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Часто возникает путаница понятий “информатика” и “кибернетика”. Попытаемся разъяснить их сходство и различие.

Кибернетика – это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика развивается сама по себе и, хотя достаточно активно использует достижения компьютерной техники, совершенно от нее не зависит, т.к. строит различные модели управления объектами.

Информатика как отрасль народного хозяйства занимается производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. В настоящее время около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.

Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.

Информатика как прикладная дисциплина занимается изучением закономерностей в информационных процессах (накопление, переработка, распространение); созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности; разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д.

Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

Задачи информатики состоят в следующем:

а)исследование информационных процессов любой природы;

б)разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

 

 

12Следующая ⇒

Поделиться: