Этапы решения задач на ЭВМ.

Решение задач с использованием ЭВМ включает в се­бя следующие этапы: формулировка задачи на професси­ональном языке, математическая постановка задачи, вы­бор метода решения, выбор структуры данных, разработ­ка алгоритма, программирование, отладка, тестирование и, наконец, счет по готовой программе и анализ ре­зультатов.

Все этапы взаимосвязаны: каждый последующий этап зависит от реализации предшествующего, а после выполнения очередного этапа может потребоваться возврат к предыдущим этапам и поиск новым путей решений.

Первым этапом - постановки и решения задачи на ЭВМ является четкая формулировка задачи (обычно на профессиональном языке, выделение исходных данных для ее решения и точные указания относительно того, какие результаты и в каком виде должны быть получены.

Второй этап - формальная (математическая) поста­новка задачи, то есть представление ее в виде уравнений, соотношений, ограничений и т.п. При этом некото­рые задачи, решаемые в настоящее время на ЭВМ, либо не допускают, либо не требуют математической поста­новки.

Третий этап - выбор метода (модели) решения. Этот этап существенно влияет на все остальные этапы. Но невозможно предложить набор правил, автоматизиру­ющих стадию моделирования- Выбор модели — в большей степени дело искусства, чем науки, и изучение удачных моделей - это наилучший способ приобрести опыт в мо­делировании.

Четвертый этап - разработка алгоритма на основе выбранного метода. При выборе алгоритма желательно рассмотреть и проанализироватъ несколько вариантов, прежде чем сделать окончательный выбор. Между третьим и четвертым этапами существует очень тесная взаимо­связь, так как алгоритм в большой степени опреде­ляется выбранным методом, хотя один и тот же метод может быть реализован при помощи различных алгоритмов.

При разработке алгоритма решения сложной задачи следует использовать метод пошаговой детализации. При этом желательно максимально использовать существующие типовые алгоритмы.

Пятый этап - выбор структуры данных. От выбора способа представления данных во многом зависит и ал­горитм их обработки. Нужно выбирать структуру данных, наиболее естественную для решаемой задачи. Например использовать массивы, когда это наиболее очевидный способ их организации.

Шестой этап — собственно программирование, то есть запись разработанного алгоритма на языке про­граммирования. Приведем несколько рекомендаций по со­ставлению программ, которые облегчат ее отладку и дальнейшее использование.

— Программа должна быть универсальной, т.е. не за­висящей от конкретного набора данных, Универсальная программа должна обрабатывать вырожденные случаи и печатать сообщения об ошибках.

— В программе следует предусматривать контроль вво­димых данных.

— Вместо констант лучше использовать переменные, так как изменение констант в программе отнимает много времени и часто вызывает ошибки.

— Программа должна содержать комментарии, позволя­ющие легко проследить за логической связью и функци­ями ее отдельных частей.

Седьмой этап - тестирование и отладка програм­мы - это проверка правильности работы программы и исправление обнаруженных ошибок. Для выполнения тестирования необходимо подготовить тесты. Тест - это специально подобранные исходные данные в совокупности с теми результатами, которые должна выдать программа при обработке этих данных. При составлении тестов нужно стремиться обеспечить проверку всех ветвей программы.

Восьмой этап - счет по готовой программе и анализ результатов. Этот этап является итогом всех предыдущих и служит подтверждением или опровержением их правомерности. После этого этапа, возможно, потребуется пересмотр самого подхода к решению задачи и возврат к первому этапу для повторного выполнения всех этапов с учетом приобретенного опыта.