Етапи розв’язування задачі з використанням комп’ютера

Розв’язування прикладних задач за допомогою обчислювальної техніки, коли мова йде про розробку якоїсь програми, а розробник зацікавлений у мінімізації витрат часу на розв’язування задачі та отриманні правильних результатів, вимагає дотримання ланцюжка наступних технологічних етапів:

1. Постановка задачі

Задачі виникають у конкретних галузях наукової та практичної діяльності людини. Постановка задачі полягає в аналізі початкового формулювання задачі з метою чіткого уявлення щодо вхідних даних задачі і необхідних результатів (уточнення кількості та формату). При цьому встановлюються обмеження на можливі значення вхідних даних і необхідних результатів. Ці обмеження випливають із властивостей і закономірностей поведінки об'єктів задачі. Якщо вхідні дані не задовольняють обмеженням, то задача поставлена некоректно, а її розв'язання з цими вхідними даними не можливе. Якщо ж вхідні дані обмеженням задовольняють, але отримані результати не задовольняють обмеженням, то задача вирішена невірно.

2. Побудова моделі

Модель – деякий опис властивостей і закономірностей поведінки об'єктів, присутніх в умові задачі, що забезпечує її розв’язання. У моделі використовуються тільки ті властивості й закономірності, що є необхідними і достатніми для розв’язання цієї задачі. Модель – лише приблизна, досить груба, схема конкретного явища, потребує перевірки на адекватність.

Для побудови моделі необхідно:

· визначити, у якій предметній галузі шукати описи об'єктів, присутніх в умові задачі;

· відібрати описи, що підходять для розв'язання задачі;

· з відібраних описів побудувати опис, що забезпечує розв'язання поставленої задачі.

Моделі можуть бути подані різними способами. Основними з них є:

· Текстові описи;

· Графічні описи – малюнки, креслення, схеми, діаграми й інше;

· Опис у вигляді кількісних відношень, формул, рівнянь, обмежень.

Стосовно задач з математичним змістом, як правило, мова йде про побудову математичної моделі. Математична модель – це залежність між характеристиками досліджуваного об’єкта, виражена у вигляді формул.

3. Розробка алгоритму

Алгоритм – опис кінцевої послідовності елементарних однозначно зрозумілих дій, що необхідно виконати для розв'язання задачі. Розробка алгоритму є одним із найважливіших етапів у процесі розв'язання задачі. Задача не буде розв’язаною, якщо розроблено неправильний алгоритм, тобто необхідний результат не буде отриманий. Якщо розроблено неякісний алгоритм, тоді процес розв'язання задачі зажадає більшої кількості часу і/або більших витрат ресурсів комп'ютера. Якщо розроблено якісний алгоритм, то задача буде розв'язана найбільш ефективно.

Алгоритм має відповідати наступним властивостям:

Скінченність. Результат буде досягнений після виконання кінцевої кількості елементарних кроків алгоритму.

Результативність. Після виконання алгоритму буде одержано очікуваний результат.

Визначеність. Результати, незалежно від користувача (виконавця) алгоритму та засобів їх отримання, мають бути однаковими.

Зрозумілість. Алгоритм має бути викладений у вигляді елементарних інструкцій мовою виконавця цього алгоритму (людини, автомата, комп’ютера).

Існує декілька форм подання алгоритмів: формульно-текстовий опис, графічна схема (блок-схема), структурна діаграма, запис алгоритму мовою програмування. Головна мета кожної форми – забезпечити виконавцю наочність структури алгоритму, прозорість дій над даними.

На етапі оволодіння технологією алгоритмізації та програмування блок-схема має ряд переваг і тому рекомендується для використання.

Графічнийспосіб є більш універсальним, бо використовує послідовно з’єднані графічні зображення дій (блоки) із заздалегідь відомим змістом, що разом утворюють блок-схему алгоритму (лінії зі стрільцями, якими зв'язані блоки, вказують послідовність виконання дій, обумовлених блоками). Головною властивістю цього способу опису алгоритмів є наочність: кожна операція обчислювального процесу зображується окремою геометричною фігурою; графічне зображення алгоритму показує розгалуження шляхів отримання розв’язку задачі в залежності від різних умов, повторення окремих етапів обчислювального процесу та інші деталі.