Конспект урока: Решение задач на компьютере

Процесс решения задач на компьютере — это деятельность человека, в которой компьютер является необходимым компонентом и средством, увеличивающим и расширяющим интеллектуальные возможности человека. 

*Отладка — это программный инструмент, позволяющий программисту проверить программу на ошибки с помощью остановки и перезапуска программы в замедленном темпе; изменения значения хранящегося в памяти; «отката» времени и др.

**Тестирование — это проверка правильности программы, которая осуществляется путём ввода в программу исходных данных с заранее известными результатами.

Пример 1

Задача. Водитель автомобиля движется по городской дороге с постоянной скоростью. Увидев красный сигнал светофора, он нажал на тормоз. После этого скорость движения автомобиля стала снижаться на 4 м в секунду. Найдите путь торможения автомобиля до полной остановки.

Решение

1. Постановка задачи

Из задачи известны следующие характеристики (дано): начальная скорость автомобиля (${\vartheta }_0$); конечная скорость автомобиля ($\vartheta$); ускорение ($\alpha$). Необходимо найти расстояние ($\mathrm{S}$).

2. Формализация

В задаче речь идёт о равноускоренном движении. Формула для перемещения при таком виде движения имеет следующий вид:

$s = \frac{{\vartheta }_0\left(\vartheta - {\vartheta }_0\right)}{a} + \frac{a}{2}{\left(\frac{\vartheta - {\vartheta }_0}{a}\right)}^2$.

Учитывая, что конечная скорость автомобиля равна 0, т. к. автомобиль в конце остановится, упростим представленную формулу до следующего вида:

$s = \frac{-{{\vartheta }^2}_0}{2a}$.

При  $a = -4$м/с² (ускорение будет отрицательным, т. к. автомобиль движется равнозамедленно) получим:

$s = \frac{-{{\vartheta }^2}_0}{8}$.

3. Алгоритмизация

Представим решение данной задачи с помощью блок-схемы (рис. 1).

Рис. 1. Блок-схема решения задачи

Представленная блок-схема описывает линейную программу, т. к. в ней нет условий и циклов.

4. Программирование

Опираясь на составленную блок-схему, напишем программу на языке программирования Pascal (рис. 2).

^{Рис. 2. Программа на языке Pascal}

5. Отладка и тестирование

Отладку проведём с помощью запуска программы. После запуска программы происходит проверка на ошибки. Необходимо помнить, что программа может указать на синтаксические ошибки, но она не может указать на ошибки логики решения и ввода/вывода данных. Например, если программисту нужно найти расстояние, а он ошибся и написал в выводе скорость, то программа выдаст значение скорости.

Тестирование проведём на нескольких наборах входной информации с заранее рассчитанными результатами (таблица 3).

Таблица 3. Соответствие входных данных выходным

Из представленной таблицы видно: чем выше начальная скорость, тем больше расстояние тормозного пути.

Составленная программа успешно прошла испытания

6. Выполнение вычислений

Выполним вычисления для других значений начальной скорости (таблица 4).

Таблица 4. Проведение вычислений

Таблица 4 с расчётами, полученными разработанной программой, подтверждает зависимость тормозного пути от начальной скорости движения автомобиля. 

Контрольные вопросы

1. Перечислите этапы решения задач на компьютере в логической последовательности.
2. Для чего необходимо проводить отладку и тестирование программы перед началом выполнения вычислений, необходимых для решения поставленной задачи?
3. Перечислите этапы разработки программного обеспечения.
4. Что будет, если этап поддержки исключить из этапов разработки программного обеспечения?