Запись это в информатике кратко

Обновлено: 07.07.2024

В описании данных и связей между ними используют понятия: запись логическая и запись физическая. Физическое описание данных определяет способ их хранения во внешней памяти ЭВМ. Логическое описание данных указывает на то, в каком виде эти данные представляются прикладному программисту или пользователю данных. В этом разделе и в последующих под записью будем понимать - ЛОГИЧЕСКУЮ запись, или структурную переменную, состоящую из нескольких компонент, доступ к которым осуществляется по имени. Компоненты записи (иногда их называют ПОЛЯМИ, или элементами) могут быть разных типов: скалярные переменные, массивы, записи, множества, указатели.

Запись является фундаментальным понятием, основой информационной модели предметной области и широко используется при описании структур данных. Запись характеризуется именем (идентификатором) и содержит произвольную комбинацию полей, каждое из которых отражает соответствующий реквизит формализуемого информационного объекта.

Эти поля (компоненты) могут описываться данными разных типов, именно поэтому записи иногда называют комбинированными типами.

Описание записи в разделе TYPE включает:

Имя типа записи - представляет собой идентификатор, который может использоваться при конструировании новых типов или описания типов переменных в разделе VAR. Имена компонент записи соответствуют реквизитам информационного объекта, а типы компонент выбираются на основании форматов реквизитов, диапазонов изменения их значений. Кратность в экземплярах обеспечивается использованием регулярных структур ARRAY выбранных типов данных. Связи с другими объектами могут быть реализованы указателями (ссылками), включаемыми в состав компонент рассматриваемой записи. Запись в целом и каждая ее компонента имеют свои имена, к которым можно обращаться в программе.

Число компонент L фиксировано и в процессе выполнения программы меняться не может. Имя компоненты должно быть уникальным только в пределах записи. Обращение к значению поля осуществляется через составное имя путем указания через точку имени переменной типа запись и имени поля этой записи.

10.1. Пример использования записи для работы с комплексными числами

Чаще всего записи используются для обработки табличных данных, но не всегда. Ниже приведен пример в котором записи используются для арифметических вычислений над комплексными числами.

Пример 116. Вычислить комплексную функцию Z(a, b, x), где a, b, x - комплексные переменные.

В (10-1) используются операции сложения, умножения и деления комплексных чисел. Паскаль в отличие от Фортрана не имеет встроенных комплексных типов данных операций и операций над ними, поэтому в приведенном ниже коде программы для хранения комплексных чисел введена запись с именем COMPLEX, имеющая два поля RE

– вещественная и IM – мнимая составляющие комплексных чисел. Поскольку арифметика комплексных чисел в языке не предусмотрена, то вместо операций +, *, / вводятся три процедуры CSUM, CMUL, CDIV, реализующие следующие правила вычисления

1) (a + b•i) + (c + d•i) = (a + c) + (b + d)•i;

- сложение двух вещественных чисел.

2) (a + b•i) * (c+d•i) = (a•c-b•d) + (b•c+a•d)•i; - умножение двух вещественных

3) (a + b•i) / (c + d•i) = (a•c+b•d)/(c +d ) + ((b•c+a•d)/(c +d ))•i; - деление двух вещественных чисел.

Для программирования правил сложения и умножения комплексных и вещественных чисел следует использовать следующие преобразования:

4) (a + b•i) + k = (a + k) + b•i; - сложение комплексного и вещественного чисел. 5) (a + b•i)•k = a•k + b•k•i; - умножение комплексного и вещественного чисел.

В выражении (10-1) используется две вещественные константы 2 и 1, поэтому в общем случае свойства 4 и 5 следовало бы оформить в виде подпрограмм, но можно пойти другим путем. В предлагаемой программе сделано преобразование вещественных чисел 2 и 1 в комплексную форму (2 + 0•i) и (1 + 0•i), и, таким образом, сведены свойства 4 и 5 к свойствам 1 и 2, соответственно, с целью последующего использования при вычислениях процедур CSUM, CMUL.

TYPE COMPLEX = RECORD

A, B, X, Z, K: COMPLEX;

PROCEDURE CSUM( C, D :COMPLEX; VAR E : COMPLEX);

PROCEDURE CMUL( C, D :COMPLEX; VAR E : COMPLEX);

E.RE := C.RE*D.RE - C.IM*D.IM;

E.IM := C.IM*D.RE + C.RE*D.IM

PROCEDURE CDIV( C, D :COMPLEX; VAR E : COMPLEX);

S := D.RE*D.RE + D.IM*D.IM;

E.RE := (C.RE*D.RE + C.IM*D.IM)/S;

E.IM := (C.IM*D.RE - C.RE*D.IM)/S

WRITELN('Введите комплексное число А'); READLN(A.RE, A.IM);

WRITELN('Введите комплексное число B'); READLN(B.RE, B.IM);

WRITELN('Введите комплексное число X'); READLN(X.RE, X.IM);

IF (A.RE = B.RE) AND (A.IM = B.IM)

CMUL(B, X, Z); CSUM(A, Z, Z); CSUM(A, B, K); CDIV(Z, K, Z) END;

10.2. Использование записей для описания таблиц

При решении на ЭВМ широкого круга информационных задач формализуется инфологическая модель, описывающая множество взаимосвязанных объектов, каждый из которых характеризуется своими признаками. При этом формализуется имя информационного объекта и его реквизитный состав (в том числе: имя реквизита, формат реквизита, диапазон изменения, кратность в экземплярах) и связи с другими информационными объектами. Эта модель ложится в основу построения информационной внутримашинной базы данных. Используется два пути программирования алгоритмов ведения баз данных: средствами типовых СУБД (систем управления базой данных, например ACCESS), или с применением универсальных языков типа Паскаль, Фортран, Бейсик, СИ и других.

1. Организацию, ведение базы данных и словарей (генерация структуры базы, коррекция и удаление данных);

2. Макетный ввод данных в базу;

3. Запрос на поиск и обработку информации об объектах;

4. Макетный вывод результатов;

5. Cервисные функции СУБД (дублирование, защита, восстановление, сжатие данных и другие).

При использовании универсального языка программирования эти функции должен реализовать программист в своих программах.

Использование СУБД рекомендуется для больших разнородных баз с меняющейся

в процессе эксплуатации структурой данных, словарей, справочников, входных и выходных форм. А так же в тех случаях, когда время на разработку мало, а быстродействие системы и емкость магнитных накопителей не являются критичными.

При простой структуре данных, не изменяющихся в процессе эксплуатации справочников, макетов входных/выходных форм, запросов на обработку и высоким требованиям к защите от несанкционированного доступа к данным используется второй путь, при котором, как правило, программы и данные занимают меньше памяти, а быстродействие выше.

Пример 117 . Описать структуру данных, изображенных в табл. 46.

В табл. 46 представлены сведения о студентах. Каждому студенту соответствует одна строка в таблице (эти строки пронумерованы: 1, 2, 3). Эта строка на языке программистов называется записью. Запись состоит из реквизитов, расположенных в соответствующих колонках таблицы. Каждая колонка имеет вполне определенное назначение и содержит единую смысловую информацию. Колонки на языке программистов называются полями. Каждое поле имеет имя, которое используется для обращению к данному, и тип данного. Совокупность полей задает структуру записи и отражает шапку (заголовок) таблицы.

Ниже приведена модель табл. 46, описанная на языке ПАСКАЛЬ. Type Student = record

Var Mstd: array[1..20] of Student; Std: Student;

В этом описании: Student – имя типа записи; Tab, Fio, Data, Grup, Stepa – имена полей (в синтаксисе данных типа RECORD их называют компонентами); Std – одна переменная, соответствующая сведениям об одном студенте; Mstd – массив записей, то есть сведения обо всей группе студентов, перечисленных в табл. 46. Поле номер по порядку в структуру таблицы не включено, т.к. обеспечивает макетный вывод информации на монитор или бумагу и формируется автоматически в соответствии с указанным критерием упорядочения записей в таблице.

Работа с полями записи

Для заполнения табл. 46 информацией следует каждому полю присвоить соответствующее значение. Для этого можно использовать оператор присваивания. Ниже приведен фрагмент программы, обеспечивающий заполнение первой строки табл. 46.

Std.Tab := 910678; Std.Fio := ’Петухов И.М.’; Std.Data := ’13.01.82’;

В этой программе формируются сведения о студенте Петухове. К сожалению оператор присваивания в Паскале не поддерживает инструкцию вида - Mstd[1] := Std, что существенно бы упростило работу с записями.

Использование оператора WITH … DO

Из предыдущего примера легко заметить, что при каждом обращении к полю записи следует указывать имя этой записи. Если вы работаете с полями одной и той же записи, то этой проблемы можно избежать благодаря оператору присоединения WITH, который имеет следующую синтаксическую структуру.

Используем предыдущий пример для пояснения работы оператора присоединения. WITH Std

Tab := 910678; Fio := ’Петухов И.М.’; Data := ’13.01.82’;

Проще эта запись, чем предыдущая или нет пусть для себя решает сам программист. От себя добавим, что с позиций надежности программы (имеется в виду ее устойчивость к неизбежной коррекции исходного кода) предыдущий пример лучше, так как не допускает альтернатив при совпадающих названиях имен полей различных записей.

Ввод данных в массив записей с клавиатуры

Для ввода данных с клавиатуры в массив записей Mstd о 20 студентах удобно использовать оператор арифметического цикла совместно с оператором присоединения, что видно на следующем примере.

WRITELN(’Введите данные о студенте № ’, I:1);

WRITELN(’Номер зачетной книжки’); READLN(Tab);

WRITELN(’Фамилия И.О.’); READLN(FIO);

WRITELN(’Дата рождения’); READLN(Data);

WRITELN(’Номер группы’); READLN(Grup);

WRITELN(’Размер стипендии, руб.’); READLN(Stepa);

10.3. Вложение записей

Любое из полей записи может в свою очередь быть записью. В этом случае говорят

о вложении записей.

Пример 118 . Описать структуру данных, изображенных в табл. 47.

Эта таблица структурно отличается от табл. 46. В табл. 46 все поля были одного уровня. А в табл. 47 пять полей: Дисциплина 1, Дисциплина 2, Дисциплина 3, Дисциплина 4, Дисциплина 5 – образуют группу, которая подведена под общее имя - Аттестация.

Для создания такой таблицы следует использовать два типа записей ATTASTACIA и USPEVAEMOST. При этом порядок объявления этих записей существенен. Первой объявляется та запись на которую ниже по тексту программы будет ссылка.

TYPE ATTASTACIA = RECORD

TAB : LONGINT; ATT : ATTASTACIA

VAR USP: ARRAY[1..20] OF USPEVAEMOST;

Из текста программы видно, что для кодирования результатов аттестации выбран логический тип данных - BOOLEAN. То есть значению “A” аттестован соответствует - TRUE, а ситуации не аттестован “Н/А” соответствует – FALSE.

Существует ограничение на глубину вложения записей - не более 9

Присвоение значений полям вложенных записей

Ниже приведен пример прямого присвоения значений полям первой записи USP[1] в массиве записей USP – успеваемость группы. Уровень вложения соответствует числу разделителей имен, то есть точек в идентификаторе поля.

Используем оператор WITH для этого же примера.

1. Из нашего примера видно, что в конкретном случае использование оператора WITH существенно усложнило структуру программы.

2. Помимо рассмотренного нами типа записей в Паскале существуют еще, так называемые, записи с вариантами - тип RECORD … CASE …. OF … Это нелепое изобретение не нашло никакого практического внедрения ни в теоретической информатике, ни в инженерной деятельности, поэтому не стоит этот тип данных даже изучать. (от авт.)

11. ФАЙЛЫ ЗАПИСЕЙ

В практике программирования часто встречаются задачи, решение которых требует большого количества относительно мало изменяемых во времени данных. Ввод данных с экрана заново при каждом счете для этих задач очень трудоемок, а часто просто невозможен из-за временных ограничений. Для решения этой проблемы в языках программирования была реализована концепция файлов, что позволяет после набора информации на клавиатуре запоминать ее на магнитном носителе и обращаться к ней непосредственно из обрабатывающих программ при каждом счете.

Напомним, что файл - это структурированный тип данных, состоящий из компонентов одного типа. Файлы записей часто называют базой данных и относят к так называемым типизированным файлам. Типизированный Файл с точки зрения языка ПАСКАЛЬ - это структурированный тип данных, состоящий из последовательности компонентов одного типа и одной длины. Для типизированных файлов файловый тип и файловую переменную задают с помощью следующей синтаксической конструкции:

где типом компонент файла данных может быть любой тип Турбо Паскаля, кроме файлов, но чаще всего является комбинированный тип RECORD (запись).

Определение типа файлов начинается ключевыми словами FILE OF, после которого задается тип компонентов файла, который описывает, что содержит данный файл. Далее следует идентификатор предварительно определенного типа файла. Число компонентов, называемое длиной файла, определением типа файла не фиксируется.

Идентификатор файловой переменной определяет имя файла в программе. Можно в разделе VAR определить несколько файловых переменных, что дает, возможность программе работать одновременно с несколькими файлами одного или различных типов.

В качестве примера приведем фрагмент программы, работающей с файлом Fstd базы данных, хранящим сведения о студентах:

Std: Student; Mstd: array[0..19] of Student;

Fstd: File of Student;

В этом примере имя типа файла в явном виде не используется. Для описания файла, использован второй способ, так называемое неявное определение файлового типа, непосредственно в разделе VAR:

где F - переменная для доступа к файлу (файловая переменная).

Вторая форма описания файлов проще запоминается и не вызывает ошибок при программировании даже у новичков. Переменные файлового типа нельзя использовать в выражениях. Их используют только в качестве аргументов процедур и функций предназначенных для работы с файлами.

11.1 Структура файла

Файл хранится во внешней памяти на магнитном диске, и по мере необходимости данные из файла вызываются в оперативную память для обработки. Различают следующие состояния файла:

Закрыт для чтения и записи; Открыт для записи, закрыт для чтения;

Открыт для чтения закрыт для записи компонент; Открыт для чтения, открыт для записи компонент.

Доступ к компонентам файла осуществляется через указатель файла (буферную переменную). При чтении или записи этот указатель перемешается к следующему компоненту и делает его доступным для обработки. Буферная переменная имеет отличие от всех других переменных: она не может участвовать в выражениях и операторах присваивания.

Для типизированных файлов к которым относятся и файлы записей используют два способа доступа к компонентам файла: последовательный и прямой (произвольный). Исторически, это разделение вызвано наличием устройств с последовательным (стримеры) и прямым доступом (магнитные диски). При последовательном способе доступа поиск начинается с первой записи файла и проверяется по очереди каждый компонент, пока не будет найден нужный (нужные). Произвольный способ доступа позволяет обращаться к компоненту по его порядковому номеру в файле. Если файлы расположены на магнитных дисках, то допускается значительная гибкость при работе с компонентами. Например, компоненты последовательно организованного файла могут обрабатываться с помощью прямого доступа, а компоненты произвольного файла - последовательно. Однако программист с самого начала на основе анализа структуры данных, требований к функциям программы и существующих ограничений должен четко уяснить, какой способ доступа к компонентам ему необходимо выбрать. От этого во многом зависит успех решения задачи и эффективность работы разрабатываемой программы. Концептуальная схема файла приведена на рис. 1.

Рис. 32. Схема файла: а) файл содержит N компонент, б) пустой файл.

На рис. 32.а представлен файл, с именем S, содержащий N компонент (записей). А на рис. 32.б изображен пустой файл, в котором нет ни одной компоненты, только название и метка конца файла.

Каждому файлу пользователя должно быть присвоено уникальное имя (в рамках каталога в котором этот файл хранится), которое используется при обращении к этому файлу. Имя должно соответствовать стандарту MS-DOS, и состоит из собственно имени (от 1 до 8 символов: букв или цифр) и необязательного типа файла (до 3-х символов). Если тип файла присутствует, он отделяется от первой части имени точкой. Тип файла присваивается обычно в мнемонической зависимости от содержимого файла.

Пример имени файла: STUDENTS.DAT

Для обращения к файлу необходимо указать путь, то есть имя диска, на котором расположен нужный файл (A, B, C, D, E …) корневой директорий \, и поддиректории, если они есть. Пример пути и имени файла, расположенного в корневом каталоге на дискете: A:\STUDENTS.DAT

11.2. Встроенные процедуры и функции обработки файлов

Процедуры осуществляют все необходимые действия по организации файлов и доступу к компонентам файлов. Процедуры и функции для работы с файлами записей весьма похожи на аналогичные процедуры и функции, которые рассматривались ранее для текстовых файлов.

Для организации доступа к файлу записей следует объявить файловую переменную F следующим образом: VAR F: FILE OF ;

Assign (F, ST) - присвоить в программе имя файлу. Имя файла, которое является значением ST (строка текста типа String), ставится в соответствие с переменной файлового типа F. С момента выполнения процедуры Assign все действия над этой переменной будут эквивалентны действиям над файлом, с именем определяемым значением ST.

Rewrite (F) - создать новый пустой файл. Эта процедура служит для создания нового файла на диске. Имя файла должно быть предварительно определено в процедуре Assign. Если на диске уже был файл с таким именем, он уничтожается. Указатель файла устанавливается в первую позицию (с номером 0). Фактически файл не содержит ни одного компонента, он только подготовлен для загрузки (см. схему на рис. 33).

Рис. 33. Состояние файла F после выполнения команды Rewrite (F)

Reset (F) - установить указатель в начало файла. Выполнение процедуры обеспечивает установку указателя файла на первый компонент (запись с номером 0). Если эта процедура применена к несуществующему в указанном каталоге файлу, возникает ошибка ввода-вывода.

Рис. 34. Состояние файла F после выполнения команды Reset (F)

Read (F, Z) - читать текущий компонент из файла. С помощью этой команды производится чтение из дискового файла, определенного файловой переменной F значений Z l , Z 2 , . , Z N . После завершения выполнения процедуры, то есть чтения

запись (информации) — Ндп. регистрация фиксация Процесс преобразования сигналов информации в пространственное изменение физических характеристик или формы носителя записи с целью сохранения и последующего воспроизведения записанной информации. [ГОСТ 13699 91]… … Справочник технического переводчика

запись информации — Занесение информации в запоминающее устройство на хранение … Политехнический терминологический толковый словарь

запись (информации) с вспомогательным воздействием — Запись информации, осуществляемая при воздействии вспомогательного поля на носитель записи во время записи. [ГОСТ 13699 91] Тематики запись и воспроизведение информации … Справочник технического переводчика

запись (информации) с вспомогательным воздействием — 2 запись (информации) с вспомогательным воздействием: Источник: ГОСТ 13699 91: Запись и воспроизведение информации. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 6.10.3-83: Унифицированные системы документации. Запись информации унифицированных документов в коммуникативном формате — Терминология ГОСТ 6.10.3 83: Унифицированные системы документации. Запись информации унифицированных документов в коммуникативном формате оригинал документа: Идентификатор Один или более символов, предшествующих подполю и идентифицирующих его… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

цифровая запись информации — способ записи речи, музыки, изображения, текстов и т. п. путём преобразования их в цифровой код, который в виде последовательности дискретных сигналов (например, электрических импульсов) фиксируется на магнитной ленте, магнитных или оптических… … Энциклопедический словарь

ЦИФРОВАЯ ЗАПИСЬ ИНФОРМАЦИИ — способ записи речи, музыки, изображения, текстов и т. п. путём преобразования их в цифровой код, к рый в виде последовательности дискретных сигналов (напр., электрич. импульсов) фиксируется на магн. ленте, магн. или оптич. дисках и др. носителях … Естествознание. Энциклопедический словарь

запись без (защитных) промежутков — Запись информации, осуществляемая таким образом, что смежные дорожки или строчки записи примыкают друг к другу. Примечание При магнитной записи без промежутков смежные дорожки или строчки обычно записывают головками записи с различными углами… … Справочник технического переводчика

Запись информации - это способ фиксирования информации на материальном носителе. В настоящее время используют системы записи информации (ручную, механическую, магнитную, оптическую, фотографическую и электростатическую), а также системы воспроизведения информации (ручную, полиграфическую, механическую, магнитную, оптическую, электростатическую), и системы стирания информации (ручную, магнитную, оптическую и тепловую). В зависимости от способа фиксирования информации различают рукописный, механический, магнитный, оптический, фотографический, электростатический документы.

Первым способом фиксирования информации является ручной способ - нанесение знаков от руки. Такие документы называются рукописями или рукописными книгами. Рукописная книга написана от руки с нарисованными вручную иллюстрациями.

С изобретением пишущей машинки и началом ее промышленного производства (1867г.) появилась машинопись как способ текстового фиксирования. Она вытеснила ручной способ и используется для создания и копирования документов. Документ, отпечатанный на пишущей машинке, считается рукописью, или машинописной рукописью. В настоящее время большинство архивных, деловых, неопубликованных документов выполнены машинописным способом на пишущих машинках или ЭВМ.

В 1740 г. впервые была применена механическая запись информации для составления перфокарт, а с 1888 г. - для фиксации звука на грампластинках. Механическая запись производится с помощью изменения физического состояния поверхности или структуры носителя. Различают термопластическую - осуществляемую путем нагревания носителя записи; поперечную - при которой направление колебаний резца параллельно к поверхности носителя записи; глубокую - при которой направление колебаний резца перпендикулярно к поверхности носителя записи (грампластинка, фонограмма, перфокарта).

Потребность в оперативной передаче информации и надежном ее хранении привела к возникновению фотографии, звукозаписи и т.д., а также к использованию телеграфа, фототелеграфа, факса и т.д. Так появились новые, более совершенные формы фиксирования и передачи информации. Открытие фотографической записи датируется 1839 г., когда получил известность фотографический процесс, названный дагерротипией. Фотографическая запись - оптическая, осуществляемая при помощи фотографического процесса изменением оптической плотности носителя записи соответственно сигналам записываемой информации. Разновидностью фотографической записи является электронно-фотографическая запись, осуществляемая электронным пучком. В 1870 г. на практике проверяется возможность многократного уменьшения и воспроизведения текстов. Это послужило толчком к развитию микро-фильмирования на базе фотографии. К фотографическим носителям информации относятся: фотографии, диафильмы, диапозитивы, кино-, микрофильмы, апертурные карты. В 1960-е годы бурное развитие получает телефаксовая связь. Наряду с рулонным микрофильмом появляются его разновидности: в отрезке, апертурная карта и дискета. Применение голографии и растровой фотографии привело к возникновению голограмм.

В 1895 г. изобретен кинематограф (Франция). На кинодокументе содержание передано фотографическим способом в виде последовательно расположенных на кинопленке изображений.

В начале XX в. появилась магнитная запись. Она осуществляется под влиянием магнитного поля путем изменения состояния носителя записи или его отдельных частей при воздействии сигналов записываемой информации. Различают запись с продольным и поперечным намагничиванием, а также термомеханическую запись.

Существует также электромагнитная и магнитооптическая запись. Первыми появились фонодокументы с электрической записью звука.

Одним из основных способов фиксирования информации является звукозапись - это запись звука на носителе. Документы, содержащие звуковую информацию, зафиксированную любой системой звукозаписи, называют фонодокументами. Первые попытки записи звука относятся к 1807 г. Однако первые фонодокументы, воспроизводящие звук, были созданы в 1877 г. Массовое производство пластинок было начато в конце 90-х годов XIX в.

В 70-е годы XX в. возникла оптическая запись информации сфокусированным пучком электромагнитного поля оптического или близкого к нему диапазона излучения, который, воздействуя на рабочий слой носителя записи, изменяет его состояние под воздействием сигнала записываемой информации. Запись и считывание информации могут выполняться и посредством лазерного луча (оптический диск, диски типа CD-ROM, компакт-диск, голограмма).

Документы, содержание которых полностью или частично выражено перфорациями, матричной магнитной записью, матричным расположением стилизованных знаков и т.д., приспособленные для автоматического считывания, принято называть машиночитаемыми документами. Они содержат информацию на специальных матричных полях, матрицах. Для чтения информации используют специальные машины. Появление машинного документирования не отменяет предшествующих способов фиксирования информации, а лишь дополняет их.

Постоянное расширение способов записи (фиксирования) информации приводит к возникновению все более сложных нетрадиционных видов документов, которые сочетаются с традиционными документами, рукописными и печатными.

В зависимости от характера знаковых средств фиксирования информации можно выделить текстовое документирование. В результате текстового документирования возникает текстовой документ. Это документ, содержащий звуковую информацию, зафиксированную любым типом письма или любой системой звукозаписи. Текстовое документирование получило самое широкое распространение.

Следует выделить и стенографию, как один из способов фиксирования информации. Стенография - это скоростное письмо особыми знаками, позволяющими быстро записать живую речь. Скорость записи достигается более кратким, чем в обычном письме, начертанием букв, а также применением ряда сократительных приемов. В наши дни, несмотря на обилие средств, обеспечивающих техническую фиксацию звучащей речи (диктофон), владение навыками стенографии по-прежнему высоко цениться Стенография используется на различным международных конференциях, встречах на высшем уровне, заседаниях правительства, пресс-конференциях и т.д.

Особого внимания заслуживает техническое документирование, являющееся способом фиксирования технической мысли. Технические документы - обобщающее название документов, отражающих результат строительного и технологического проектирования, конструирования, инженерных изысканий и других работ по строительству зданий и сооружений и изготовлению изделий промышленного производства. Технические документальные материалы ведут записи процессов труда, средств производства (чертежи, рисунки, расчеты, графики, технические описания и др.) Это также документация, связанная с геодезией, картографией, гидрометеослужбой.

Музыка, отражающая действительность в звуковых художественных образах, также нуждается в закреплении. Задолго до возникновения каких-либо систем звукозаписи возникло нотное письмо. Осуществляется это при помощи нотного письма. Нотный документ - это запись музыкального произведения условными графическими знаками (нотами), представляющими собой систему - нотную запись.

С помощью компьютера специалисты по информационным системам записывают новые программы, а также анализируют работу и исправляют ошибки в уже имеющихся. Но всё это невозможно совершить без знания алгоритмов. В информатике к изучению этого понятия приступают ещё в школе. Ученики получают первое представление о разных видах алгоритмов, их свойствах и способах создания.

Особенности понятия

Современное определение алгоритма в информатике — это описание действий, последовательное выполнение которых позволяет решить поставленную задачу за конкретное количество шагов.

С этим человек сталкивается каждый день, когда читает рецепты в кулинарных книгах, инструкции к различной технике, правила решения заданий. Но обычно все эти действия выполняются автоматически, без их анализа. Родители сталкиваются с этим понятием, когда объясняют детям, как открыть двери ключом или почистить зубы. Алгоритмов в окружающем мире множество, но есть общие признаки для всех их видов.

Свойства и виды

Для изучения понятия нужно разобраться в свойствах алгоритма в информатике. Их существует несколько:

дискретность;
детерминированность или определенность;
понятность;
завершаемость или конечность;
массовость или универсальность;
результативность.

Согласно свойству дискретности, алгоритмы должны описывать весь процесс решения задания в виде выполнения простых шагов. При этом на пункты отводится определенное количество времени. Каждый шаг должен определяться состоянием системы, то есть при одних и тех же исходных данных результат не меняется. Но есть и вероятностные алгоритмы, где пункты зависят от системы и случайно генерируемых чисел. В этой ситуации понятие становится подвидом обычного.

Понятность заключается в том, что команды алгоритма должны быть доступны конкретному исполнителю и входить в его личную систему. В ходе работы математическая функция при правильно заданных исходных данных выдает результат за определенное количество шагов. Иногда процедура может не завершиться, но вероятность таких случаев стремится к нулю.

Универсальность или массовость позволяет использовать алгоритм с разными наборами начальных данных. Последнее свойство обеспечивает его завершение в виде определенного числа — результата.

У каждого алгоритма есть свои начальные условия, цели и пути решения задачи. Существует большая разница между вычислительными и интерактивными видами. Происхождение первых связано с опытами ученого Тьюринга, они могут преобразовать входные данные в выходные. Вторые предназначены для связи с объектом управления, они работают только под внешним воздействием. Ученые выделяют несколько видов алгоритмов в информатике:

детерминированные или жесткие;
гибкие;
линейные;
разветвляющиеся;
циклические;
вспомогательные;
структурные блок-схемы.

Жесткие еще называются механическими, так как чаще всего они используются для работы двигателя или машины. Они задают действия в единственно верной последовательности, что приводит к искомому или требуемому результату при условии выполнения процессов, для которых они и разработаны.

Гибкие алгоритмы делятся на эвристические и вероятностные. Первые используются при различных умственных выводах без строгих аргументов, а вторые дают возможность получить один результат несколькими способами.

Линейный тип — это набор команд, которые выполняются в строгой последовательности. Разветвляющийся включает хотя бы одно условие и при проверке дает разделение на несколько блоков. Появляются альтернативные ветвления программы.

В циклических видах несколько раз повторяются одни и те же действия, при этом меняются исходные данные. Сюда относятся переборы вариантов и бо́льшая часть способов расчета. Циклом в этом случае называют последовательность команд, которые нужно выполнить множество раз для достижения требуемого результата.

Подчиненный или вспомогательный вид является ранее разработанным алгоритмом для быстрого решения задачи. Он необходим для сокращения записи, если в структуре есть одинаковые команды. Схемами называются графические изображения с помощью блоков и соединяющих их прямых линий. Их используют перед программированием в качестве наглядных примеров, поскольку зрительное восприятие позволяет быстрее осмыслить процесс обработки информации и выявить возможные ошибки. В блоках отображаются исходные данные, которые вносятся в компьютер для вычислений.

Способы записи

Алгоритмы записываются несколькими методами. В информатике используется всего три:

словесно-формульный;
графический;
программный.

В первом случае алгоритм записывается простым языком — словами и математическими формулами, что необходимо для понимания его теории. Здесь учитываются исходные данные, действия с ними и условия получения результата. Второй тип записи — компьютерное описание. Для этого применяются языки программирования и сами программы — форсы представления расчетов для их выполнения машиной.

Графическое описание состоит из связанных между собой географических фигур. Основные элементы блок-схем:

прямоугольники;
эллипсы;
ромбы;
шестиугольники;
стрелки;
пунктирные линии;
соединительные фигуры.

В прямоугольниках записывают процессы, они указывают на выполнение операций, которые изменяют форму или значение данных. Ромбы содержат способы решения, здесь выбирается следующее направление в зависимости от поставленных условий. Модификации могут передаваться в шестиугольниках, где записываются операции, меняющие команды.

В блок-схемах можно выделить ручной ввод и предопределенные процессы. Первая фигура позволяет исполнителю ввести данные во время работы алгоритма через устройства, подключенные к компьютеру. Второе понятие заключается в использовании заранее записанных алгоритмов.

Графическое изображение содержит блоки документов и дисплеев. Оператор может вводить данные с бумаги и выводить их на нее, а также с помощью устройств, которые воспроизводят информацию на экране (проекторы для интерактивных досок, подключенные к компьютерам планшеты и ноутбуки).

Линии и соединительные фигуры указывают на связи между разными блоками и их последовательность. В схеме есть блоки начала и конца алгоритма, его прерывания, которое может произойти из-за сбоев в программе. Можно также указывать комментарии и пояснения исполнителя, для этого есть отдельные фигуры.

Правила создания

Существует несколько правил создания алгоритмов. Если их соблюдать, то в ходе работы всегда будет верный результат. Форма должна быть настолько простой, чтобы ее понял тот, кто занимается ее разработкой. Также не должно возникнуть проблем с чтением у того, кто будет выполнять описанные действия.

Объект, который проводит расчеты в алгоритме, называется исполнителем. Идеальными считаются роботы, компьютеры и другие машины. Они работают с программами, то есть схемами, написанными определенным языком программирования.

Разобраться с действиями помогут простые примеры алгоритмов по информатике. Когда есть ряд чисел от 1 до 100 и необходимо найти из них простые, то выбираются те, что делятся на единицу и себя. В этом случае используется циклическая структура:

сначала нужно взять число 1;
проверить, меньше ли оно, чем 100;
если да, то узнать, простое ли оно;
при выполнении условия записать;
перейти к числу 2;
повторить операцию.

Такие действия проводят со всеми числами. При этом первые четыре шага будут постоянно повторяться. Если попадается число, не являющееся простым (4, 6, 8 и т. д. ), то его нужно просто пропустить. Алгоритм в этом случае обладает предусловиями, то есть проверки происходят в начале цикла.

Анализ работы

Распространение информационных технологий привело к увеличению риска сбоев в работе программ. Предотвратить появление ошибок в алгоритмах можно с помощью доказательства их корректности математическими средствами. Такой анализ называется формальным методом, он предусматривает использование специального набора инструментов.

Гипотеза Ричарда Мейса утверждает, что избежать ошибок легче, чем их устранить. Благодаря доказательству корректности программ можно выявить их свойства, применяемые ко всем видам входных данных. Само понятие делится на две разновидности — частичную и полную. При первом типе корректности алгоритм дает правильный результат только для тех случаев, когда он завершается. Во втором случае программа завершает работу корректно для всего диапазона данных.

Исполнители во время проверки сравнивают выдаваемые данные со спецификой требуемого результата. Для доказательства корректности используются предусловия и постусловия. Первые должны выполняться перед включением программы, вторые — после завершения ее работы. Формальные методы успешно применяются для многих задач: верификации программ и микропроцессоров, разработки искусственного интеллекта, электронных схем и автоматических систем для железной дороги, спецификации стандартов.

Для выполнения алгоритма нужно только конкретное количество шагов, но на практике для этого потребуется много времени. В связи с этим введено понятие сложности. Она бывает временной, вычислительной и связанной с размерами алгоритма. Для увеличения эффективности используются быстрые программы, которые появились еще в 50-х годах прошлого века.

Читайте также: