Глава 8. Технология подготовки и решения задач с помощью компьютера

8.1. Какие этапы включает в себя решение задач с помощью компьютера?

8.2. Что называют математической моделью?

— Позвольте, — может сказать «заказчик», — меня не устраивает такое упрощение. Я хочу знать точно, сколько времени будет падать камень в реальных условиях, а не в несуществующей пустоте.

— Хорошо, — согласится математик. — Будем считать, что камень имеет сферическую форму и диаметр. Какого примерно он диаметра?

— Около пяти сантиметров. Но он вовсе не сферический, а продолговатый.

Если тот, кто поставил задачу на «человеческом» языке не будет дальше вмешиваться в ход мысли математика, то последний через некоторое время даст численный ответ. Но «потребитель» может возражать по-прежнему: камень на самом деле вовсе не эллипсоидальный, давление воздуха в том месте и в тот момент не было равно 760 мм ртутного столба и т.д. Что же ответит ему математик?

Чтобы описать явление, необходимо выявить самые существенные его свойства, закономерности, внутренние связи, роль отдельных характеристик явления. Выделив наиболее важные факторы, можно пренебречь менее существенными.

Конечно, результаты вычислительного эксперимента могут оказаться и не соответствующими действительности, если в модели не будут учтены какие-то важные стороны действительности.

При построении математических моделей далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через данные. В таких случаях используются математические методы, позволяющие дать ответы той или иной степени точности.

Существует не только математическое моделирование какого-либо явления, но и визуально-натурное моделирование, которое обеспечивается за счет отображения этих явлений средствами машинной графики, т.е. перед исследователем демонстрируется своеобразный «компьютерный мультфильм», снимаемый в реальном масштабе времени. Наглядность здесь очень высока.

8.3. Какие основные этапы содержит процесс разработки программ?

Процесс разработки программы можно выразить следующей формулой:

На начальном этапе работы анализируются и формулируются требования к программе, разрабатывается точное описание того, что должна делать программа и каких результатов необходимо достичь с ее помощью.

Затем программа разрабатывается с использованием той или иной технологии программирования (например, структурного программирования).

Полученный вариант программы подвергается систематическому тестированию — ведь наличие ошибок в только что разработанной программе это вполне нормальное закономерное явление. Практически невозможно составить реальную (достаточно сложную) программу без ошибок. Нельзя делать вывод, что программа правильна, лишь на том основании, что она не отвергнута машиной и выдала результаты. Все, что достигнуто в этом случае, это получение каких-то результатов, не обязательно правильных. В программе при этом может оставаться большое количество логических ошибок. Ответственные участки программы проверяются с использованием методов доказательства правильности программ.

Для каждой программы обязательно проводятся работы по обеспечению качества и эффективности программного обеспечения, анализируются и улучшаются временные характеристики.

8.4. Как проконтролировать текст программы до выхода на компьютер?

8.5. Для чего нужны отладка и тестирование?

Английский термин debugging (» отладка «) буквально означает » вылавливание жучков «. Термин появился в 1945 г., когда один из первых компьютеров — «Марк-1» прекратил работу из-за того, что в его электрические цепи попал мотылек и заблокировал своими останками одно из тысяч реле машины.

8.6. В чем заключается отладка?

8.7. Что такое тест и тестирование?

Как бы ни была тщательно отлажена программа, решающим этапом, устанавливающим ее пригодность для работы, является контроль программы по результатам ее выполнения на системе тестов.

Для реализации метода тестов должны быть изготовлены или заранее известны эталонные результаты.

8.8. Какими должны быть тестовые данные?

8.9. Из каких этапов состоит процесс тестирования?

1. Проверка в нормальных условиях. Предполагает тестирование на основе данных, которые характерны для реальных условий функционирования программы.

2. Проверка в экстремальных условиях. Тестовые данные включают граничные значения области изменения входных переменных, которые должны восприниматься программой как правильные данные. Типичными примерами таких значений являются очень маленькие или очень большие числа и отсутствие данных. Еще один тип экстремальных условий — это граничные объемы данных, когда массивы состоят из слишком малого или слишком большого числа элементов.

Наихудшая ситуация складывается тогда, когда программа воспринимает неверные данные как правильные и выдает неверный, но правдоподобный результат.

Программа должна сама отвергать любые данные, которые она не в состоянии обрaбатывать правильно.

8.10. Каковы характерные ошибки программирования?

Ошибки могут быть допущены на всех этапах решения задачи — от ее постановки до оформления. Разновидности ошибок и соответствующие примеры приведены в таблице:

8.11. Является ли отсутствие синтаксических ошибок свидетельством правильности программы?

Обычно синтаксические ошибки выявляются на этапе трансляции. Многие же другие ошибки транслятору выявить невозможно, так как транслятору неизвестны замыслы программиста.

8.12. Какие ошибки не обнаруживаются транслятором?

Существует множество ошибок, которые транслятор выявить не в состоянии, если используемые в программе операторы сформированы верно. Приведем примеры таких ошибок.

Все эти ошибки обнаруживаются с помощью тестирования.

8.13. В чем заключается сопровождение программы?

Применительно ко многим программам работы по сопровождению поглощают более половины затрат, приходящихся на весь период времени существования программы (начиная от выработки первоначальной концепции и кончая моральным ее устареванием) в стоимостном выражении.

Программа, предназначеная для длительной эксплуатации, должна иметь соответствующую документацию и инструкцию по её использованию.

8.14. Вопросы для самоконтроля

8.1. Какие основные этапы включает в себя решение задач на компьютере?

8.2. Какие этапы компьютерного решения задач осуществляются без участия компьютера?

8.3. Что называют математической моделью объекта или явления?

8.4. Почему невозможно точное исследование поведения объектов или явлений?

8.5. Какие способы моделирования осуществляются с помощью компьютера?

8.6. Из каких последовательных действий состоит процесс разработки программы?

8.7. Доказывает ли получение правдоподобного результата правильность программы?

8.8. Какие ошибки могут остаться невыявленными, если не провести проверку (просмотр, прокрутку) программы?

8.9. Чем тестирование программы отличается от её отладки?

8.10. Каким образом программа-отладчик помогает исследовать поведение программы в процессе её выполнения?

8.11. Как следует планировать процесс отладки программы?

8.12. Можно ли с помощью тестирования доказать правильность программы?

8.13. На какой стадии работы над программой вычисляются эталонные результаты тестов?

8.14. Назовите основные этапы процесса тестирования.

8.15. В чём заключается отличие синта ксических ошибок от семантических?

8.16. О чём свидетельствует отсутствие сообщений машины о синтаксических ошибках?

8.17. Какие разновидности ошибок транслятор не в состоянии обнаружить?

8.18. Для чего программам требуется сопровождение?

8.15. Упражнения

Составьте системы тестов для решения следующих задач:

8.1. Найдите наибольший общий делитель двух заданных целых чисел.

8.2. Найдите наименьшее общее кратное двух заданных целых чисел.

8.3. Определите, является ли заданное число нечетным двузначным числом.

8.4. Заданы площади квадрата и круга. Определите, поместится ли квадрат в круге.

8.5. Решите биквадратное уравнение.

8.6. Найдите среднее арифметическое положительных элементов заданного одномерного массива.

8.7. Элементы заданного одномерного массива разделите на его первый элемент.

8.8. Определите, лежит ли заданная точка на одной из сторон треугольника, заданного координатами своих вершин.

8.9. Определите, имеют ли общие точки две плоские фигуры — треугольник с заданными координатами его вершин и круг заданного радиуса c центром в начале координат.

8.10. Задано целое А > 1. Найдите наименьшее целое неотрицательное k, при котором 2 k > А.

8.11. Дана последовательность целых чисел. Определите, со скольких чётных чисел она начинается.

8.12. В заданном двумерном массиве найдите количество строк, не содержащих нули.

8.13. Определите, сколько строк заданного двумерного массива содержат элементы из заданного диапазона.

8.14. Преобразуйте число, заданное в римской системе счисления, в число десятичной системы.

Источник

Глава 8. Технология подготовки и решения задач с помощью компьютера

8.1. Какие этапы включает в себя решение задач с помощью компьютера?

8.2. Что называют математической моделью?

— Позвольте, — может сказать «заказчик», — меня не устраивает такое упрощение. Я хочу знать точно, сколько времени будет падать камень в реальных условиях, а не в несуществующей пустоте.

— Хорошо, — согласится математик. — Будем считать, что камень имеет сферическую форму и диаметр. Какого примерно он диаметра?

— Около пяти сантиметров. Но он вовсе не сферический, а продолговатый.

Если тот, кто поставил задачу на «человеческом» языке не будет дальше вмешиваться в ход мысли математика, то последний через некоторое время даст численный ответ. Но «потребитель» может возражать по-прежнему: камень на самом деле вовсе не эллипсоидальный, давление воздуха в том месте и в тот момент не было равно 760 мм ртутного столба и т.д. Что же ответит ему математик?

Конечно, результаты вычислительного эксперимента могут оказаться и не соответствующими действительности, если в модели не будут учтены какие-то важные стороны действительности.

При построении математических моделей далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через данные. В таких случаях используются математические методы, позволяющие дать ответы той или иной степени точности.

Существует не только математическое моделирование какого-либо явления, но и визуально-натурное моделирование, которое обеспечивается за счет отображения этих явлений средствами машинной графики, т.е. перед исследователем демонстрируется своеобразный «компьютерный мультфильм», снимаемый в реальном масштабе времени. Наглядность здесь очень высока.

8.3. Какие основные этапы содержит процесс разработки программ?

Процесс разработки программы можно выразить следующей формулой:

Наличие ошибок в только что разработанной программе это вполне нормальное закономерное явление. Практически невозможно составить реальную (достаточно сложную) программу без ошибок.

Ведь все, что достигнуто в данном случае, это получение каких-то результатов, не обязательно правильных. В программе при этом может оставаться большое количество логических ошибок.

8.4. Как проконтролировать текст программы до выхода на компьютер?

8.5. Для чего нужны отладка и тестирование?

Английский термин debugging (» отладка «) буквально означает » вылавливание жучков «. Термин появился в 1945 г., когда один из первых компьютеров — «Марк-1» прекратил работу из-за того, что в его электрические цепи попал мотылек и заблокировал своими останками одно из тысяч реле машины.

8.6. В чем заключается отладка?

8.7. Что такое тест и тестирование?

Как бы ни была тщательно отлажена программа, решающим этапом, устанавливающим ее пригодность для работы, является контроль программы по результатам ее выполнения на системе тестов.

Для реализации метода тестов должны быть изготовлены или заранее известны эталонные результаты.

8.8. Какими должны быть тестовые данные?

8.9. Из каких этапов состоит процесс тестирования?

Проверка в нормальных условиях.
Предполагает тестирование на основе данных, которые характерны для реальных условий функционирования программы.

Проверка в экстремальных условиях.
Тестовые данные включают граничные значения области изменения входных переменных, которые должны восприниматься программой как правильные данные. Типичными примерами таких значений являются очень маленькие или очень большие числа и отсутствие данных.
Еще один тип экстрем аьных условий — это граничные объемы данных, когда массивы состоят из слишком малого или слишком большого числа элементов.

Проверка в исключительных ситуациях.
Проводится с использованием данных, значения которых лежат за пределами допустимой области изменений.

? Что произойдет, если программе, не расчитанной на обработку отрицательных и нулевых значений переменных, в результате какой-либо ошибки придется иметь дело как раз с такими данными?

? Как будет вести себя программа, работающая с массивами, если количество их элементов певысит величину, указанную в объявлении массива?

? Что произойдет, если числа будут слишком малыми или слишком большими?

Наихудшая ситуация складывается тогда, когда программа воспринимает неверные данные как правильные и выдает неверный, но правдоподобный результат.

8.10. Каковы характерные ошибки программирования?

Ошибки могут быть допущены на всех этапах решения задачи — от ее постановки до оформления. Разновидности ошибок и соответствующие примеры приведены в таблице:

8.11. Является ли отсутствие синтаксических ошибок свидетельством правильности программы?

Обычно синтаксические ошибки выявляются на этапе трансляции. Многие же другие ошибки транслятору выявить невозможно, так как транслятору неизвестны замыслы программиста.

8.12. Какие ошибки не обнаруживаются транслятором?

Существует множество ошибок, которые транслятор выявить не в состоянии, если используемые в программе операторы сформированы верно.

Примеры таких ошибок.

Эти ошибки обнаруживаются с помощью тестирования.

8.13. В чем заключается сопровождение программы?

Многократное использование разработанной программы для решения различных задач заданного класса требует проведения дополнительных работ, связанных с доработками программы для решения конкретных задач, проведения дополнительных тестовых просчетов и т.п.

Программа, предназначеная для длительной эксплуатации, должна иметь соответствующую документацию и инструкцию по её использованию.

8.14. Вопросы для самоконтроля

8.1. Какие основные этапы включает в себя решение задач на компьютере?

8.2. Какие этапы компьютерного решения задач осуществляются без участия компьютера?

8.3. Что называют математической моделью объекта или явления?

8.4. Почему невозможно точное исследование поведения объектов или явлений?

8.5. Какие способы моделирования осуществляются с помощью компьютера?

8.6. Из каких последовательных действий состоит процесс разработки программы?

8.7. Доказывает ли получение правдоподобного результата правильность программы?

8.8. Какие ошибки могут остаться невыявленными, если не провести проверку (просмотр, прокрутку) программы?

8.9. Чем тестирование программы отличается от её отладки?

8.10. Каким образом программа-отладчик помогает исследовать поведение программы в процессе её выполнения?

8.11. Как следует планировать процесс отладки программы?

8.12. Можно ли с помощью тестирования доказать правильность программы?

8.13. На какой стадии работы над программой вычисляются эталонные результаты тестов?

8.14. Назовите основные этапы процесса тестирования.

8.15. В чём заключается отличие синта ксических ошибок от семантических?

8.16. О чём свидетельствует отсутствие сообщений машины о синтаксических ошибках?

8.17. Какие разновидности ошибок транслятор не в состоянии обнаружить?

8.18. Для чего программам требуется сопровождение?

8.15. Упражнения

Составьте системы тестов для решения следующих задач:

8.1. Найти наибольший общий делитель двух заданных целых чисел.

8.2. Найти наименьшее общее кратное двух заданных целых чисел.

8.3. Определить, является ли заданное число нечетным двузначным числом.

8.4. Заданы площади квадрата и круга. Определить, поместится ли квадрат в круге.

8.5. Решить биквадратное уравнение.

8.6. Найти среднее арифметическое положительных элементов заданного одномерного массива.

8.7. Элементы заданного одномерного массива разделить на его первый элемент.

8.8. Определить, лежит ли заданная точка на одной из сторон треугольника, заданного координатами своих вершин.

8.9. Определить, имеют ли общие точки две плоские фигуры — треугольник с заданными координатами его вершин и круг заданного радиуса c центром в начале координат.

8.10. Задано целое А > 1. Найти наименьшее целое неотрицательное k, при котором 2 k > А.

8.11. Дана последовательность целых чисел. Определить, со скольких чётных чисел она начинается.

8.12. В заданном двумерном массиве найти количество строк, не содержащих нули.

8.13. Определить, сколько строк заданного двумерного массива содержат элементы из заданного диапазона.

8.14. Преобразовать число, заданное в римской системе счисления, в число десятичной системы.

Источник

Какие этапы включает в себя решение задач с помощью компьютера?

Какие этапы включает в себя решение задач с помощью компьютера?

Решение задач с помощью компьютера включает в себя следующие основные этапы, часть из которых осуществляется без участия компьютера.

Какие основные этапы содержит процесс разработки программ?

Процесс разработки программы можно выразить следующей формулой:

На начальном этапе работы анализируются и формулируются требования к программе, разрабатывается точное описание того, что должна делать программа и каких результатов необходимо достичь с ее помощью.

Затем программа разрабатывается с использованием той или иной технологии программирования (например, структурного программирования).

Полученный вариант программы подвергается систематическому тестированию — ведь наличие ошибок в только что разработанной программе это вполне нормальное закономерное явление. Практически невозможно составить реальную (достаточно сложную) программу без ошибок. Нельзя делать вывод, что программа правильна, лишь на том основании, что она не отвергнута машиной и выдала результаты. Все, что достигнуто в этом случае, это получение каких-то результатов, не обязательно правильных. В программе при этом может оставаться большое количество логических ошибок. Ответственные участки программы проверяются с использованием методов доказательства правильности программ.

Для каждой программы обязательно проводятся работы по обеспечению качества и эффективности программного обеспечения, анализируются и улучшаются временные характеристики.

В чем заключается отладка?

В современных программных системах (Turbo Basic, Turbo Pascal, Turbo C и др.) отладка осуществляется часто с использованием специальных программных средств, называемых отладчиками. Эти средства позволяют исследовать внутреннее поведение программы.

Программа-отладчик обычно обеспечивает следующие возможности:

При отладке программ важно помнить следующее:

Вопросы для самоконтроля

8.1. Какие основные этапы включает в себя решение задач на компьютере?

8.2. Какие этапы компьютерного решения задач осуществляются без участия компьютера?

8.3. Что называют математической моделью объекта или явления?

8.4. Почему невозможно точное исследование поведения объектов или явлений?

8.5. Какие способы моделирования осуществляются с помощью компьютера?

8.6. Из каких последовательных действий состоит процесс разработки программы?

8.7. Доказывает ли получение правдоподобного результата правильность программы?

8.8. Какие ошибки могут остаться невыявленными, если не провести проверку (просмотр, прокрутку) программы?

8.9. Чем тестирование программы отличается от её отладки?

8.10. Каким образом программа-отладчик помогает исследовать поведение программы в процессе её выполнения?

8.11. Как следует планировать процесс отладки программы?

8.12. Можно ли с помощью тестирования доказать правильность программы?

8.13. На какой стадии работы над программой вычисляются эталонные результаты тестов?

8.14. Назовите основные этапы процесса тестирования.

8.15. В чём заключается отличие синтаксических ошибок от семантических?

8.16. О чём свидетельствует отсутствие сообщений машины о синтаксических ошибках?

8.17. Какие разновидности ошибок транслятор не в состоянии обнаружить?

8.18. Для чего программам требуется сопровождение?

Упражнения

Составьте системы тестов для решения следующих задач:

8.1. Найдите наибольший общий делитель двух заданных целых чисел.

8.2. Найдите наименьшее общее кратное двух заданных целых чисел.

8.3. Определите, является ли заданное число нечетным двузначным числом.

8.4. Заданы площади квадрата и круга. Определите, поместится ли квадрат в круге.

8.5. Решите биквадратное уравнение.

8.6. Найдите среднее арифметическое положительных элементов заданного одномерного массива.

8.7. Элементы заданного одномерного массива разделите на его первый элемент.

8.8. Определите, лежит ли заданная точка на одной из сторон треугольника, заданного координатами своих вершин.

8.9. Определите, имеют ли общие точки две плоские фигуры — треугольник с заданными координатами его вершин и круг заданного радиуса c центром в начале координат.

8.10. Задано целое А > 1. Найдите наименьшее целое неотрицательное k, при котором 2 k > А.

8.11. Дана последовательность целых чисел. Определите, со скольких чётных чисел она начинается.

8.12. В заданном двумерном массиве найдите количество строк, не содержащих нули.

8.13. Определите, сколько строк заданного двумерного массива содержат элементы из заданного диапазона.

8.14. Преобразуйте число, заданное в римской системе счисления, в число десятичной системы.

Какие этапы включает в себя решение задач с помощью компьютера?

Решение задач с помощью компьютера включает в себя следующие основные этапы, часть из которых осуществляется без участия компьютера.

Источник