На уроках информатики 9 класса основы алгоритмизации начинают изучать как часть школьной программы. В этом разделе знакомятся с понятиями составления и написания программ, блок-схем, изучают основы программирования. Школьник учится применять свои знания на практике. Благодаря решению определенных задач по программированию развивается логическое и пространственное мышление.
Что такое алгоритмизация
Алгоритмизация — это отдельный раздел информатики, который занимается изучением возможных методов и приемов для составления алгоритмов. Ознакомлением с этим разделом начинают заниматься еще в школе. В 9 классе на уроках информатики, кроме алгоритмизации, изучают основы программирования.
Любая программа составляется для определенного исполнителя. Это может быть компьютер или простой человек. Перечень команд составляется с учетом возможностей исполнителя. В тексте алгоритма должны присутствовать только действия, которые он поможет понять и выполнить.
Основные понятия
Понятие алгоритм подразумевает точное описание последовательности действий, которая определяет вычислительный процесс, выполняет управление машиной.
Изучение свойств алгоритма в информатике в 9 классе является важным этапом. Это ключевые понятия. Их должны усвоить ученики, прежде чем составлять схемы и программы:
- Целенаправленность. Любой составленный перечень команд должен иметь конечную цель, ради которой выполняются действия. Чаще всего алгоритм составляется для решения определенной команды.
- Понятность. Запись всех команд и описаний внутри алгоритма должно быть четким, сформулированным и понятным. Важно, чтобы исполнитель мог их выполнить.
- Дискретность. Все действия по решению поставленной задачи должны быть разбиты на элементарные команды.
- Однозначность. При выполнении команды исполнитель должен точно знать, что делать.
- Массовость. Последовательность команд составляют так, чтобы ее можно было использовать для решения той же задачи, но при других исходных данных.
Каждый алгоритм имеет определенную структуру, которой придерживаются все. Любая программа для исполнения должна выглядеть следующим образом:
- название;
- описание используемых данных;
- начало тела;
- перечень команд;
- конец.
Для отображения составленного алгоритма используют различные способы и методики. Среди самых распространенных выделяют:
- словесно-формульное отображение;
- блок-схема (графический вариант);
- операторные схемы;
- алгоритмические языки;
- псевдокод.
Наиболее распространен графический способ (составление блок-схемы).
Графический способ
Все этапы решаемой задачи представлены блок-схемой. Это краткий вариант конструирования. Состоит из определенных геометрических фигур, определяющих действие, которое нужно выполнить. Каждый из используемых элементов имеет свое функциональное назначение:
- открывается и закрывается алгоритм овалом;
- действие или процесс обозначаются прямоугольником;
- для отображения условия используют ромб;
- параллелограмм обозначает ввод-вывод данных, сообщений;
- для изображения цикла используют гексаэдр.
Это неполный список геометрических фигур, которые могут использоваться. Но при составлении программ в графическом виде на уроках информатики в 9 классе знания этих элементов достаточно.
Соединение отдельных элементов выполняют с помощью стрелок, которые и определяют последовательность действий вычислительной машины. Существует множество программных продуктов, в которых можно начертить блок-схемы. При ее создании руководствуются специальным документом ГОСТ 19 .701−90 ЕСПД, в котором прописаны все правила построения и используемые обозначения.
Другие способы отображения
Формульно-словесное описание представляет собой последовательность команд, предложенных исполнителю в виде слов и формул. Все действия записываются на понятном языке, свойственном предметной области. Описание команд составляется в произвольной форме.
Алгоритмические языки являются специальным средством, при котором отображение тела программы происходит в аналитической форме. Команды напоминают математические выражения и естественные языки. Используются специальные выражения, которые присущи конкретному языку алгоритмизации.
Близок к алгоритмическим языкам псевдокод. Это специальная система команд для абстрактной машины.
Также применяются операторные схемы алгоритмов. В таком случае используются специальные коды и буквы, которые обозначают определенный основный оператор. Например, для арифметических команд используется буква А, а далее идет цифра, обозначающая порядковый номер.
Виды алгоритмов
Все алгоритмы можно разделить на группы по структуре и принципу работы. От типа программы зависит последовательность действий и вид алгоритма:
- последовательные (линейные);
- разветвляющиеся (условные);
- циклические.
Точно и доступно излагает информацию по основам алгоритмизации известные информатики Л. Л. Босова, И. Г. Семакин. На основе их разработок проводятся курсы и лекции. Многие учителя их конспекты используют для проведения уроков информатики по алгоритмизации и программированию в 9 классе. На основе их работ пишут рефераты, составляют презентации, получают практические навыки.
Последовательные варианты
Линейная программа — это команды для решения задачи, которые выполняются последовательно друг за другом, но только 1 раз. Блок-схема представляет собой прямоугольники, которые следуют один за другим. В аналогичной последовательности выполняются и команды.
Первоначальные данные, полученные при выполнении задачи, не оказывают влияние на последовательность действий.
Примером линейного алгоритма может послужить решение любого арифметического выражения: у=3*х+8, где значение Х вводят с клавиатуры.
Алгоритм вычислений выглядит следующим образом.
- С клавиатуры вводят значение Х.
- Переменной У присваивают результат вычисления простого выражения 3*х+8.
- Выводят полученный результат.
Аналогично можно составить алгоритм для любой арифметической задачи.
Разветвляющаяся структура
В реальности встречаются ситуации, когда в зависимости от значения полученных или вводимых данных, будут выполняться определенные команды. Для решения таких задач используют алгоритмы с разветвляющейся структурой. Выбор направления вычислений определяется после проверки условия.
Для описания разветвления используется условный оператор if.
Как пример применения условного оператора можно отметить проверку четности. Обычно используют проверку остатка при делении на два. Если введенное значение делится на 2 без остатка, тот оно четное. Если есть остаток, то нечетное.
Алгоритм для решения задачи на определение четности, состоит из 5 команд.
- С клавиатуры (или другим способом) вводится значение переменной X.
- Промежуточной переменной А присваивают остаток от деления числа Х на 2.
- Условие: если А=0, то выполняют п. 4, если нет, то п. 5.
- Вывод результата: число четное.
- Вывод результата: число нечетное.
При одновременном использовании линейных и разветвляющихся алгоритмов можно решать более сложные задачи.
Циклические программы
При решении некоторых задач требуется многократное повторение определенной команды. В таком случае используются алгоритмы с циклической структурой. Под циклом понимают последовательность команд, которая повторяется до выполнения первоначального условия.
Существует два варианта циклических схем.
- В первом случае проверка условия выполняется до выполнения тела цикла (список команд).
- Второй тип циклических алгоритмов подразумевает, что тело цикла выполняется 1 раз, а уже в конце проверяется условие.
- Также есть циклы, в которых первоначально прописано количество повторов команд, заключенных в тело.
Использование циклических схем существенно сокращает конструирование сложных программ, сделает их тело более коротким.
После изучения основ алгоритмизации можно приступать к более сложному этапу — непосредственному составлению программ с использованием языков программирования (информатика в 9 классе подразумевает такой момент). Но сначала нужно научиться составлять блок-схемы и использовать на практике алгоритмы с разными структурами.
