Основы программирования. Урок 1. Логика и алгоритмы.

Что общего между программистом и художником, кроме творческого беспорядка на столе? Они оба создают интересные вещи, используя креативность и выходя за рамки привычного мышления. Главное отличие в том, что программист следует законам логики и разрабатывает точные алгоритмы создания произведения. Об этом мы сегодня и поговорим.

Где логика?

Логика – это наука о правильном мышлении. Или в нашем случае – о правильной постановке команд, которые приведут к нужному результату.

Последовательность таких команд в виде инструкций, описывающих порядок действий, называется Алгоритмом. Набор инструкций, которые идут друг за другом по определённому алгоритму, называется Программой.

Наименьшая автономная часть программы – это инструкция (команда или набор команд). По-другому инструкции называют «оператор» или «statements». Один оператор выполняет конкретный программный код. Это главная часть любой программы.

Пишите максимально подробные и логичные инструкции для компьютера, чтобы он понял команду именно так, как вам требуется. Если этого не сделать – нужного результата не выйдет.

По сути, инструкции и алгоритмы – это то, чему подчиняются все процессы в реальном мире. Чтобы наглядно показать, как всё это работает, приведем пример из жизни.

Разбираем «на пальцах»

Вот Алексей. Он обычный парень, который любит играть в футбол. Нам необходимо прописать программу, симулирующую игру Лёши. Для этого мы прописываем конкретную инструкцию, которая состоит из таких команд:

1. Надеть спортивную одежду.
2. Взять мяч.
3. Выйти на улицу.
4. Поставить мяч на землю.
5. Ударить по мячу.

Запускаем игру и понимаем, что что-то идёт не так. Причина в том, что Алексей вышел играть в туфлях, а не в спортивной обуви, так как мы не учли в инструкции этот нюанс.

Возвращаемся назад и дополняем:

1. Надеть спортивную одежду.
2. Надеть спортивную обувь.
3. Взять мяч.
4. Выйти на улицу.
5. Поставить мяч на землю.
6. Ударить по мячу.

Теперь игра идёт так, как мы задумали.

Этот вариант примитивный. В настоящей программе инструкций будет гораздо больше. Каждое действие Алексея придётся прописывать подробно. Например, выход из дома:

1. Открыть дверь.
2. Выйти.
3. Закрыть дверь.
4. Подойти к лифту.
5. Нажать на кнопку.
6. Зайти в лифт.
7. Нажать кнопку первого этажа.
8. Выйти из лифта и т. д.

Чем подробнее прописаны стейтменты, тем более качественно работает программа.

Представьте количество команд, инструкций и сложность алгоритма в искусственном интеллекте или роботе. Сколько подробных инструкций предусматривает и прописывает программист, чтобы искусственный интеллект самостоятельно принимал решения, а робот ходил, разговаривал, отвечал и реагировал на действия.

Программа – живой организм, который постоянно развивается и изменяется. Актуализировать её придётся бесконечно: дописывать инструкции, расширять функционал, упрощать. При этом программа всё ещё не будет идеальной. Всегда есть что добавить или изменить.

В случае с Алексеем, дополнительно понадобилось бы прописать и то, что он идёт на выбранную спортивную площадку или стадион, зовёт с собой друзей и т. д.

Учитывайте тот факт, что ваша программа обязательно будет изменяться и дополняться. Тот, кто после вас займётся её поддержкой и развитием, должен понять вашу логику. Не слишком стремитесь к упрощению и минималистичности.

Виды алгоритмов

Последовательность команд и инструкций может быть разной. Но в основе лежат три вида алгоритмов:

Линейный

Каждое действие выполняется последовательно друг за другом в строгом порядке. Когда выполнено одно, начинается другое. И так до последнего.

Циклический

По достижении определенного действия алгоритм возвращается на любое из предыдущих сколько угодно раз. Это делается с помощью циклов, которые мы обсудим на следующих уроках. В примере с футболистом цикличным алгоритм считался бы в том случае, если бы Алексей бесконечно бил по мячу.

Ветвление

В одной из команд (или нескольких) прописывается разветвление. Доходя до него, необходимо выбрать на какую из ветвей пойти дальше. Представьте, что идёте по дороге и встречаете развилку. Вам необходимо выбрать путь налево или направо. Это и есть алгоритм ветвления.

В чистом виде эти алгоритмы встречаются лишь в простейших программах. Чаще всего они комбинируются между собой. Именно комбинируемый алгоритм – самый распространённый вид алгоритма.

Каждая программа состоит из сложного набора инструкций, где есть и циклы, и ветвления, и прямые линии. Со стороны это похоже на большое дерево с множеством веток, которые растут в разные стороны.

Все алгоритмы выполняют конкретные логические задачи: сортировка, поиск, сравнение и т. д. В каждой из задач эффективными будут разные алгоритмические последовательности. Для сортировки одни, для поиска другие.

Для разработки подходящего алгоритма и потребуется креативность. Вы сами выбираете путь и способы достижения результата, вдохновляясь природными процессами, опираясь на собственные ощущения, и описываете их в программе. Вспомните об этом, когда кто-нибудь снова скажет, что программирование – это только математика 🙂

Домашнее задание

Напишите линейный, циклический или разветвленный алгоритм. Это должен быть порядок действий, список команд, конкретная инструкция. Программа должна упростить вашу жизнь, делать то, что сами вы делать не хотите.

Тест по информатике Язык программирования Паскаль для 8 класса

Тест по информатике Язык программирования Паскаль для 8 класса с ответами. Тест включает 10 заданий с выбором ответа.

1. Что такое программа?

1) список команд
2) запись алгоритма на языке программирования
3) другое название приложения

2. Почему язык Паскаль является универсальным языком программирования?

1) он может применяться для решения разных задач
2) он совместим с любой операционной системой
3) он используется в разных странах

3. Как в языке Паскаль называются цепочки символов, рассматриваемых, как единые смысловые элементы с фиксированным значением?

1) зарезервированные имена
2) служебные символы
3) служебные слова

4. С каких символов в языке Паскаль могут начинаться имена?

1) с буквы или цифры
2) с буквы или символа подчеркивания
3) с цифры или символа подчеркивания

5. Каково значение служебного слова var?

1) вариант
2) повторять
3) переменная

6. Какой тип данных в языке Паскаль обозначается как char?

1) символьный
2) строковый
3) вещественный

7. Какой знак ставится после имени программы?

1) точка
2) точка с запятой
3) знак подчеркивания

8. Какой общий вид имеет в языке Паскаль оператор присваивания?

9. Какой оператор используется для вывода данных на экран?

1) write
2) do
3) begin

10. Для чего используется оператор read?

1) для вывода на экран полного текста программы
2) для ввода информации с клавиатуры
3) для открытия файла справки

Ответы на тест по информатике Язык программирования Паскаль для 8 класса
1-2
2-1
3-3
4-2
5-3
6-1
7-2
8-2
9-1
10-2

Глава 1.Программа и программирование

А теперь подробнее рассмотрим, что такое программа. Чтобы лучше это понять, давайте на время забудем о компьютерах. Предположим, в вашем распоряжении находится не компьютер, а настоящий робот. Робот этот умеет понимать и выполнять команды только из следующего списка и никаких других:

Список команд робота:

ПОВТОРИ несколько РАЗ выполнение одной из этих команд

Запомните, что робот не умеет делать ничего, кроме того, что упомянуто в списке его команд.

Пусть ваш робот стоит в коридоре и вам нужно, чтобы он переставил стул в комнате на новое место.

Но в списке команд робота нет такой команды «Переставить стул в комнате».Что же делать? Можно идти рядом с роботом и в нужные моменты времени приказывать ему: ШАГ ВПЕРЕД, ШАГ ВПЕРЕД. НАЛЕВО. ВОЗЬМИ ПРЕДМЕТ. и так далее. В результате стул будет переставлен. Этот режим управления роботом (как, впрочем, и компьютером) называется командным режимом. Однако, совсем не обязательно сопровождать робота на каждом шагу. Пусть вы заранее измерили все необходимые расстояния. Тогда достаточно в тот момент, когда робот находится в исходной позиции, сообщить ему инструкцию по выполнению задания, то есть задать точный порядок его действий, приводящих к перестановке стула, а затем приказать выполнить ее. Конечно, инструкция должна состоять только из команд, которые робот понимает и умеет выполнять. Вы уже знаете, что называется такая инструкция программой. Вот она:

Программа для робота

Пояснения для нас с вами

1. ПОВТОРИ 5 РАЗ ШАГ ВПЕРЕД

Робот идет по коридору до дверей

Робот поворачивается лицом к дверям

3. ПОВТОРИ 3 РАЗА ШАГ ВПЕРЕД

Робот подходит к стулу

4. ВОЗЬМИ ПРЕДМЕТ

Робот берет стул

Робот поворачивается к новому месту стула

Робот подносит стул к новому месту

7. ОПУСТИ ПРЕДМЕТ

Робот ставит стул на новое место

Очевидно, работая по этой программе, робот правильно переставит стул.

Итак, если вы решили не сопровождать робота на каждом шагу, а заставить его работать по программе, вы совершаете следующие действия:

Последовательность работы человека с роботом

1. Придумываете программу, что не всегда легко, так как нужно хотя бы знать расположение мебели, количество шагов до дверей и т.п.
2. Подходите к роботу, стоящему в исходном положении, и отдаете ему команду СЛУШАЙ ПРОГРАММУ
3. Сообщаете ему программу
4. Отдаете роботу команду ВЫПОЛНЯЙ ПРОГРАММУ

После этого робот работает по программе, то есть выполняет одну за другой команды, из которых составлена программа, в том порядке, в котором он их услышал, в результате чего задание оказывается выполненым, а вы, пока программа выполняется, можете и отдохнуть, чего не могли позволить себе в командном режиме .

Этот режим управления роботом называется программным режимом.

При подготовке материала использовались источники:
https://loftschool.com/blog/posts/75-osnovy-programmirovaniya-urok-1-logika-i-algoritmy

Тест по информатике Язык программирования Паскаль для 8 класса

https://studfile.net/preview/8998516/page:9/