Виды задач, решаемых с помощью ПЭВМ

Типологизация задач, решаемых с помощью ЭВМ

Задачи, решаемые с помощью ЭВМ, могут быть классифицированы по различным признакам: по типу информации, обрабатываемой при их решениии, по используемым методам решения задач, по сложности алгоритмов их решения, по типам предметных областей, характеру самих задач и т.д.

Задачи обработки - задачи на нахождение и задачи на доказательство. Признак классификации - конечная цель решения задачи. Цель задачи на нахождение - нахождение (построение, проведение, получение, отождествление и т.д.) некоторого объекта, т.е. неизвестногоданной задачи. Цель задачи на доказательство - установление правильности или ложности некоторого утверждения, подтверждения его или опровержения.

Среди задач на нахождение могут быть выделены:

· задачи на вычисление (вычислительные задачи);

· задачи на поиск;

· задачи на построение.

Вычислительные задачи связаны с вычислением в традиционном (арифметическом) смысле этого слова неизвестного значения информационного объекта (переменной, функции и т.д.). Основными элементарными операциями, выполняемыми при решении таких задач, являются арифметические операции сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень и т.д.

В постановке вычислительной задачи выделяют три обязательных элемента: условие задачи, известные данные (исходные данные) инеизвестное (неизвестные). Условие задачи представляет собой явно или неявно выраженное соотношение между данными и неизвестными задачи.

Задачи поиска аналогичны задачам поиска информации человеком в справочниках, словарях, учебниках и т.д. Основная операция, выполняемая при решении таких задач, - это операция сравнения с заданным образцом (ключом).

Задачи на построение связаны с формированием соответствующих информационных структур: генерацией текстов, построением графических изображений и т.д. Типичной задачей на построение, решаемой на ЭВМ, является трансляция программы с одного языка программирования на другой, когда текст, написанный на одном языке программирования, переводится в текст на другом, как правило, машинном языке.

По типу обрабатываемой информации:

· задачи обработки числовой информации (вычислительный характер, связаны с количественной обработкой информации, основные действия – математические операции с числами, большинство таких задач относятся к вычислительным, разновидность задач на нахождение)

· задачи обработки нечисловой информации (информация в виде текста – символьная, графики, изображения, сигналы).

По методам решения задачи подразделяют на два типа:

· задачи, решаемые традиционными (алгоритмическими) методами (в основе понятие алгоритма);

· задачи, решаемые нетрадиционными (эвристическими) методами (эвристики – индивидуальные знания высококвалифицированных специалистов, состоящие в значительной степени из эмпирических правил).

По сложности алгоритмов:

· самые легкие задачи (ВФС полиномиального характера, полиномиальной является функция y, в которую аргумент x входит в качестве основания степени);

· трудноразрешимые задачи (ВФС экспоненциального характера, с функциями, в которых аргумент выступает в роли показателя степени);

· самые трудные задачи.

Эффективность в широком смысле связана со всеми вычислительными ресурсами, необходимыми для выполнения алгоритма.

По степени общности рассмотрения проблемы:

Массовая - это некоторый общий вопрос, на который следует дать ответ. Имеет параметры - совокупность свободных переменных, конкретные значения которых неопределены. Считается, что задача определена, если известен список всех ее параметров и дана формулировка тех свойств, которым должен удовлетворить ответ - решение задачи.

Индивидуальная задача получается из массовой, если всем параметрам последней назначить конкретные значения. Хорошим считается такой алгоритм решения индивидуальной задачи, по которому можно решить и соответствующую массовую задачу. Алгоритм решает массовую задачу, если он применим к каждой индивидуальной задаче, получаемой из данной массовой.

По областям и отраслям деятельности человека (наука и техника, экономика и сельское хозяйство, сфера управления и обслуживания и т.д.)

По предметным областям с учетом их направленности. Исходя из этого, все задачи, решаемые на ЭВМ, могут быть разбиты на два вида:прикладные и системные.

Классификация ПО ЭВМ по функциональному критерию

По функциональному признаку различают системное и прикладное программное обеспечение.

1. прикладные программы, ПО, предназначенное для решения определенной целевой задачи из проблемной области (приложения). Это ПО, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ;

2. системные программы - программное обеспечение, включающее в себя операционные системы, сетевое ПО, сервисные программы, а также средства разработки программ (трансляторы, редакторы связей, отладчики и пр.):

· управление ресурсами компьютера;

· создание копий используемой информации;

· проверка работоспособности устройств компьютера;

· выдача справочной информации о компьютере и др.;

3. инструментальные программные системы, программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.

На сегодняшний день можно сказать, что более или менее определённо сложились следующие группы программного обеспечения:

· операционные системы и оболочки;

· системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики и т.д.);

· инструментальные системы;

· интегрированные пакеты программ;

· динамические электронные таблицы;

· системы машинной графики;

· системы управления базами данных (СУБД);

· прикладное программное обеспечение.

Этапы их решения.

Создание компьютерной программы − очень сложный, многоэтапный и

трудоемкий процесс. Он включает в себя последовательность действий от

постановки задачи до получения решения.

1. Общая формулировка задачи. На этом этапе задача формулируется в

содержательных терминах, определяются входные и выходные данные задачи.

2. Математическая формулировка задачи. На этом этапе определяются

математические величины, которые будут описывать задачу, а также

математические связи между ними, т. е. составляется математическая модель.

Неправильная или плохая модель обречет на неудачу весь дальнейший проект,

поэтому этот этап является крайне важным.

3. Выбор метода решения. Исходя как из субъективных причин (знание

тех или иных математических методов), так и объективных (имеющиеся

ресурсы), из большого количества математических методов выбирается тот,

который целесообразно использовать для решения поставленной задачи.

4. Составление алгоритма решения. На этом этапе должна четко

прослеживаться связь с предыдущим. В ходе него разрабатывается

эффективный алгоритм, т. е. такой, реализация которого потребует

наименьшего количества ресурсов компьютера.

5. Составление и отладка программы. На этом этапе применяются

основные правила записи и преобразования команд, записанных на

естественном языке, на язык машинных кодов.

6. Тестирование программы. Происходит подтверждение или

опровержение правильности работы алгоритма. Для этого, как правило,

решаются задачи с такими исходными данными, для которых известно

достоверное решение, либо применяются косвенные свидетельства.

7. Решение поставленной задачи и представление результатов. На

данном этапе осуществляется удобный и наглядный вывод результатов.

При решении конкретных задач некоторые из этих этапов могут

исключаться самой постановкой задачи. Для каждого из этапов создания и

использования программы существуют определенные приемы обеспечения

качества программы. Большую роль в создании продуктов высокого качества

играет глубина и тщательность проработки схемы алгоритма.

На этапе разработки алгоритма рекомендуется придерживаться следующих

правил его составления:

1. Алгоритм должен быть максимально прост и понятен.

2. Алгоритм должен состоять из мелких шагов.

3. Сложная задача должна разбиваться на достаточно простые, легко

воспринимаемые части (блоки).

4. Логика алгоритма должна опираться на минимальное число достаточно

простых базовых управляющих структур.

В итоге процесс разработки алгоритма должен быть направлен на

получение четкой структуры алгоритмических конструкций.