армавир 2012

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
АРМАВИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПЕДАГОГИЧЕСКИАЯ АКАДЕМИЯ
Утверждено на заседании кафедры
Зав. кафедрой___________________
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
по дисциплине
« Практикум решения задач на ЭВМ »
для специальности (050203-09-14_R)
«Учитель физики и информатики»
Факультет физико-математический
Форма отчетности: зачет
4 курс, 2 семестр
Программа составлена
Доцентом кафедры информатики и
ИТО
Бабенко Т. А.
АРМАВИР 2012
АННОТАЦИЯ
Курс “Практикум решения задач на ЭВМ” предназначен для овладения
студентами практическими навыками решения задач с помощью вычислительной техники. Изучение курса опирается на полный цикл базовых знаний по
дисциплинам «Основы программирования» и «Программирование», включающий в себя знание основных конструкций языка программирования Паскаль и
Делфи и основных алгоритмов.
Теоретическая часть курса включает в себя изучение графики языка программирования Паскаль, ее возможностей в решении задач имитационного моделирования, знакомство с алгоритмами сортировки и поиска информации, построение структур данных: стек, очередь. Практическая часть предполагает реализацию изученных алгоритмов в виде программ на Паскале, Делфи и решение практических задач с использованием данных алгоритмов.
В результате изучения курса “Практикум решения задач на ЭВМ” будущий учитель информатики должен иметь четкие представления об ЭВМ как
инструменте решения задач определенного типа; понимать значение вычислительной техники в решении задач, невыполнимых обычными средствами; выполнять все этапы решения задачи: строить математическую модель, разрабатывать алгоритм решения, составлять программу, реализовывать ее на ЭВМ.
Студенты должны уметь средствами графики Паскаля решать задачи имитационного моделирования; выполнять сортировку и поиск данных, оценивать эффективность различных способов сортировки и поиска; моделировать построение различных структур данных: стек, очередь; решать задачи обработки данных. Курс “Практикум решения задач на ЭВМ” должен способствовать активизации самостоятельной деятельности студентов, развитию их творческого потенциала, способности ставить перед собой задачу и решать ее, сформировать у
них умения и навыки самостоятельного анализа процесса поставки и решения
проблемы, заложить основы для самостоятельной разработки программных
продуктов учебного назначения.
Для решения вышеперечисленных задач данный курс разбивается на две
части. В первой изучаются графические возможности языка программирования Паскаль: процедуры и функции, позволяющие создавать статические и динамические графические изображения; построение графиков функций, диаграмм. Во второй части рассматриваются алгоритмы сортировки и поиска данных, построения структур данных: стек, очередь.
Содержание “Практикума решения задач на ЭВМ” составляет лекционный
курс и лабораторные занятия. Лекционный курс позволяет изложить необходимый материал и создает теоретическую основу для практической отработки
приемов решения задач. Лабораторные занятия проводятся по подгруппам и
предусматривают реализацию полученных студентами заданий в виде программ на ЭВМ.
2
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.
Курс “Практикум решения задач на ЭВМ” предназначен для овладения
студентами практическими навыками решения задач с помощью вычислительной техники. Изучение курса опирается на полный цикл базовых знаний по
дисциплинам «Основы программирования» и «Программирование», включающий в себя знание основных конструкций языка программирования Паскаль и
Делфи и основных алгоритмов.
Теоретическая часть курса включает в себя изучение графики языка программирования Паскаль, ее возможностей в решении задач имитационного моделирования, знакомство с алгоритмами сортировки и поиска информации, построение структур данных: стек, очередь. Практическая часть предполагает реализацию изученных алгоритмов в виде программ на Паскале, Делфи и решение практических задач с использованием данных алгоритмов.
В результате изучения курса “Практикум решения задач на ЭВМ” будущий учитель информатики должен иметь четкие представления об ЭВМ как
инструменте решения задач определенного типа; понимать значение вычислительной техники в решении задач, невыполнимых обычными средствами; выполнять все этапы решения задачи: строить математическую модель, разрабатывать алгоритм решения, составлять программу, реализовывать ее на ЭВМ.
Студенты должны уметь средствами графики Паскаля решать задачи имитационного моделирования; выполнять сортировку и поиск данных, оценивать эффективность различных способов сортировки и поиска; моделировать построение различных структур данных: стек, очередь; решать задачи обработки данных. Курс “Практикум решения задач на ЭВМ” должен способствовать активизации самостоятельной деятельности студентов, развитию их творческого потенциала, способности ставить перед собой задачу и решать ее, сформировать у
них умения и навыки самостоятельного анализа процесса поставки и решения
проблемы, заложить основы для самостоятельной разработки программных
продуктов учебного назначения.
Для решения вышеперечисленных задач данный курс разбивается на две
части. В первой изучаются графические возможности языка программирования Паскаль: процедуры и функции, позволяющие создавать статические и динамические графические изображения; построение графиков функций, диаграмм. Во второй части рассматриваются алгоритмы сортировки и поиска данных, построения структур данных: стек, очередь.
Содержание “Практикума решения задач на ЭВМ” составляет лекционный
курс и лабораторные занятия. Лекционный курс позволяет изложить необходимый материал и создает теоретическую основу для практической отработки
приемов решения задач. Лабораторные занятия проводятся по подгруппам и
3
предусматривают реализацию полученных студентами заданий в виде программ на ЭВМ.
2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.
№
п/п
Раздел, тема
Всего
В т.ч. аудиторных,час
Самосто-
часов
Всего
ятельная
аудит.
1
1.
2.
3.
4.
Из них
Лек-
Лабо-
работа,
ции
рат.
час
2
3
4
5
6
7
ЭВМ как инструмент решения
задач. Постановка задачи, основные этапы решения задачи.
Способы обработки данных:
перебор, поиск, сортировка
элементов. Последовательный
и бинарный поиск.
Понятие о структурах данных. Моделирование ряда
структур данных: стека, очереди, списка.
Графическое моделирование
как способ решения задач. Построение графических изображений с помощью стандартных процедур и функций
управления
графическим
экраном.
Итого:
8
4
2
2
4
12
6
2
4
6
14
8
2
6
6
18
8
2
6
10
52
26
8
18
26
4
3. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ.
3.1. Содержание учебного материала.
Лекция № 1.
Тема: ЭВМ как инструмент решения задач. Основные этапы решения задачи.
Возможности вычислительной техники в решении задач. Постановка задачи. Основные этапы решения задачи с помощью ЭВМ. Построение математической модели задачи. Разработка алгоритма. Способы представления алгоритмов. Составление и реализация программы на ЭВМ. Анализ результатов
выполнения программы. Примеры.
Лекция № 2.
Тема: Способы обработки данных: перебор, поиск, сортировка элементов. Последовательный и бинарный поиск.
Различные методы обработки данных: перебор, поиск, сортировка элементов. Осуществление последовательного поиска. Осуществление бинарного
поиска. Удаление и вставка элементов данных. Примеры.

Лекция № 3.
Тема: Понятие о структурах данных. Моделирование ряда структур данных:
стека, очереди, списка.
Понятие о структурах данных. Различные способы организации данных:
стек, очередь, список. Моделирование стека. Моделирование очереди. Примеры решения задач на моделирование структур данных.
Лекция № 4.
Тема: Графическое моделирование как способ решения задач. Графика Турбо
Паскаля. Использование графических процедур в решении задач.
Задачи, решаемые методом графического моделирования. Графические
возможности Турбо-Паскаля. Работа в среде Турбо-Паскаль в графическом режиме. Назначение модуля GRAPH. Процедуры построения точек, линий, многоугольников. Процедуры изображения дуг, окружностей, эллипсов. Процедуры выбора палитры, стиля заполнения. Примеры.
3.2. Содержание лабораторных работ.
Лабораторная работа № 1. Основные этапы решения задачи.
Цель работы: Закрепить основные этапы решения задачи.
5
Рекомендации к самостоятельной работе:
Изучить материал лекции «ЭВМ как инструмент решения задач. Основные
этапы решения задачи»
Содержание работы:
1. Найти корень уравнения методом половинного деления с точностью
Е=0.0001:
a) cos x - ln x = 0;
b) cos x - x = 0;
2. Найти сумму ряда с точностью 0.0001, используя для вычисления знаменателя функцию:
a) S =
1
1
+
+...
1+ 2
1+ 2 + 3
b) S =
2 4
+ +...
3! 5!
3. Найти значение выражения:
(p(0.7) + p(24.8))/2,
4. Найти площадь фигуры методом Монте-Карло. Вычисление площади
оформить как процедуру, в основной программе вводится число точек и выводится результат:
a)
b)
y
x2+y2=4
1
y=x3
y
2
x
2
2
x +y =1
x
y=-x2+2
Форма представления отчета:
Отчет представить в письменном виде, который должен содержать:
1) математическую модель задачи;
2) алгоритм в виде блок-схемы;
3) программу и результат ее выполнения;
4) ручную проверку полученных результатов.
Лабораторная работа № 2,3. Поиск и сортировка данных.
6
Цель работы: Изучить алгоритмы поиска и сортировки данных.
Рекомендации к самостоятельной работе:
Изучить материал лекции «Способы обработки данных: перебор, поиск, сортировка элементов. Последовательный и бинарный поиск».
Содержание работы:
1. Сформировать массив a[1..n], элементы которого выбираются случайным
образом из интервала [100, 200]. Определить, содержит ли он заданное
число. Если элемент найден, то удалить его из массива.
2. Задан массив В[1..20]. Отсортировать все элементы, стоящие на нечетных местах по невозрастанию.
3. Задана матрица NxN. Отсортировать четные строки по невозрастанию.
Форма представления отчета:
Отчет представить в письменном виде, который должен содержать:
алгоритм в виде блок-схемы, программу и результат ее выполнения;
Лабораторная работа № 4. Моделирование стека.
Цель работы: Отработка практических навыков по разработке основных этапов решения задачи моделирования стека.
Рекомендации к самостоятельной работе:
Изучить материал лекции «Понятие о структурах данных. Моделирование
ряда структур данных: стека, очереди, списка».
Содержание работы:
1. Заполнить стек 10 случайными числами из интервала [-10;20]. Просмотреть содержимое стека. Найти сумму положительных чисел, хранящихся в
стеке.
2. Сформировать стек из 5 чисел. Найти произведение 3-го и 4-го чисел из
стека. Результат поместить в стек.
3. Заполнить стек 10 случайными числами из интервала [-10;20]. Найти
максимальное число.
Форма представления отчета:
7
Отчет представить в письменном виде, который должен содержать:
алгоритм в виде блок-схемы, программу и результат ее выполнения;
Лабораторная работа № 5. Моделирование очереди.
Цель работы: Отработка практических навыков по разработке основных этапов решения задачи моделирования очереди.
Рекомендации к самостоятельной работе:
Изучить материал лекции «Понятие о структурах данных. Моделирование
ряда структур данных: стека, очереди, списка».
Содержание работы:
1. Сформировать очередь из 8 чисел. Устроить модуль разности между 2-м
и 3-м числом очереди.
2. Заполнить очередь 8 случайными числами из интервала [0;50]. Найти
среднее арифметическое четных чисел.
3. Сформировать очередь из 8 чисел. Найти сумму 2-го и 4-го чисел из очереди.
Форма представления отчета:
Отчет представить в письменном виде, который должен содержать:
алгоритм в виде блок-схемы, программу и результат ее выполнения;
Лабораторная работа № 6. Рекурсия.
Цель работы: Изучить рекурсивные алгоритмы.
Рекомендации к самостоятельной работе:
Изучить материал лекции «Рекурсия».
Содержание работы:
1. Вычислить (a! + b!)/a!, используя рекурсивную функцию вычисления
факториала
2. Вычислить (1+2+3+4+5)/( 1+2+3+4+5+6+7+8), используя рекурсивную
функцию вычисления суммы первых n натуральных чисел.
8
3. Составить рекурсивную функцию вычисления n-го члена последовательности: а1= 0, ai = 2*ai-1+i. Найти произведение 3-го и 7-го членов
последовательности.
4. Составить рекурсивную функцию нахождения суммы n членов арифметической прогрессии 1, 3, …Найти сумму с 5-го по 10-й членов прогрессии
Форма представления отчета:
Отчет представить в письменном виде, который должен содержать:
алгоритм в виде блок-схемы, программу и результат ее выполнения;
Лабораторная работа № 7. Построение графических изображений.
Цель работы: Изучить графические возможности языка Паскаль.
Рекомендации к самостоятельной работе:
Изучить материал лекции «Построение графических изображений».
Содержание работы:
1. 1. Построить на экране прямоугольную систему координат, обозначить
начало и оси координат. Построить два закрашенных треугольника,
симметричных относительно оси Х. Вершины треугольников соединить
пунктирными линиями.
2. Изобразить на экране конус, выделив пунктиром невидимые линии. Провести высоту пирамиды и радиус основания. Вывести на экран формулу
для вычисления объема конуса.
3. Изобразить семейство окружностей.
Радиус каждой окружности выби-
рается случайно из диапазона [10, 40].
Форма представления отчета:
Отчет представить в письменном виде, который должен содержать:
9
алгоритм в виде блок-схемы, программу и результат ее выполнения;
Лабораторная работа № 8,9. Построение графиков функций и диаграмм.
Цель работы: Изучить графические возможности языка Паскаль.
Рекомендации к самостоятельной работе:
Изучить материал лекции «Построение графических изображений».
Содержание работы:
1. Создать в среде DELPHI проект, позволяющий построить график функции
у = х2 - 2, x[-10 ; 10].
2. Создать в среде DELPHI проект, позволяющий построить кривую, заданную уравнением в полярных координатах:
=sin(m*/n), m, n -натуральные числа, 0    12
Каждая точка кривой, заданной уравнением

в
полярных
координатах
=f(),
определяется парой чисел  и , где  
угол поворота,  - радиус
Форма представления отчета:
Отчет представить в письменном виде, который должен содержать:
алгоритм в виде блок-схемы, программу и результат ее выполнения.
3.3. Содержание и виды самостоятельной работы
студентов.
1) Проработка лекционного материала.
2) Работа с литературой:
a)
к лекции № 1 [1], [4], [7], [13];(2 часа)
b)
к лекции № 2 [3], [5],[7], [8], [14], [15]; (2 часа)
c)
к лекции № 3 [3], [5], [7], [8], [14], [16]; (2 часа)
d)
к лекции № 4 [3], [5], [7], [8], [14]; (2 часа)
3) Подготовка к лабораторным занятиям.
Изучить литературу:
10
a)
b)
c)
d)
e)
f)
к лаб. раб. № 1 [1], [4], [7], [13]; (2 часа)
к лаб. раб. № 2,3 [3], [5],[7], [8], [14]; (2 часа)
к лаб. раб. № 4 [3], [5], [7], [8], [14], [15]; (4 часа)
к лаб. раб. № 5 [3], [4], [7], [8], [14]; (4 часа)
к лаб. раб. № 6 повторить пройденное; (4 часа)
к лаб. раб. № 8,9 [1], [2], [6], [9]; (2 часа)
4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ.
4.1. Список рекомендуемой литературы в библиотеке АГПУ с указанием
места хранения.
УДК 518 ББK 32.97 а.з. И-74 (Абонемент)
Информатика: Базовый курс/Под. ред. С.В. Симонович.-Санкт - Петербург: Питер, 2002. -640C.
УДК 518 ББK 32.97 а.з. И-74 (Читальный зал)
Информатика: Базовый курс/Под. ред. С.В. Симонович.-Санкт - Петербург: Питер, 2002. -640C.
УДК 518 ББK 32.81 а.з. И-74 (Абонемент)
Информатика: практикум по технологии работы на компьютере. Под. ред. Н.В. Макаровой. Изд. 3-е, перераб. и
доп.-Москва: Финансы и статистика, 2001. -256C.
УДК 518 ББK 32.81 а.з. И-74 (Читальный зал)
Информатика: практикум по технологии работы на компьютере. Под. ред. Н.В. Макаровой. Изд. 3-е, перераб. и
доп.-Москва: Финансы и статистика, 2001. -256C.
УДК 6Ф7 ББK 32.81 а.з. М-74 (Абонемент)
Могилев А.В. и др.
Информатика: учеб. пособие для пед. вузов./ Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К.-Москва: АСАDEMIA, 1999. 816C.
11
УДК 6Ф7 ББK 32.81 а.з. М-74 (Техфак)
Могилев А.В. и др.
Информатика: учеб. пособие для пед. вузов./ Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К.-Москва: АСАDEMIA, 1999. 816C.
УДК 6Ф7 ББK 32.81 а.з. М-74 (Читальный зал)
Могилев А.В. и др.
Информатика: учеб. пособие для пед. вузов./ Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К.-Москва: АСАDEMIA, 1999. 816C.
УДК 518 ББK 32.81 а.з. И-74 (Читальный зал)
Информатика: практикум по технологии работы на компьютере. Под. ред. Н.В. Макаровой. Изд. 3-е, перераб. и
доп.-Москва: Финансы и статистика, 2001. -768C.
УДК 518 ББK 32.81 а.з. О-76 (Читальный зал)
Острейковский В.А.
Информатика: учеб. для техн. направлений и спец. вузов.-Москва: Высш. шк., 1999. -512C.
Для подготовки к лабораторным работам, рекомендуется использовать сборник
заданий
Самостоятельная работа студентов состоит в изучении рекомендуемой литературы, проработке лекционного материала, выполнения предложенных заданий.
Особое значение имеет самостоятельная работа студентов в компьютерном классе, где они должны получить прочные навыки реализации составленной программы на ЭВМ, умения по набору, редактированию и запуску программы. Одним из результатов самостоятельной работы за ЭВМ является развитие навыков по проведению анализа результатов выполнения программы,
умения доказывать правильность составленного алгоритма.
Самостоятельная работа студентов должна быть направлена на формирование и углубление практических навыков работы с ЭВМ, на овладение при12
емами постановки и разработки основных этапов решения задачи. В течение
семестра студенты должны глубоко изучить основные алгоритмы и научиться
воплощать их в виде программы на языке Паскаль, Делфи. Проверка результатов самостоятельной работы проходит в форме полученных студентами заданий в виде программ на ЭВМ.
5. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЛИТЕРАТУРЫ.
5.1. Основная литература.
1. Информатика: Учебное пособие для пед. спец. высш. учеб. заведений / А.Р.
Есаян, В.И. Ефимов, Л.П. Лапицкая и др. – М.: Просвещение, 1991.
2. Симонович С.В., Евсеев Г.А. Практическая информатика: Учебное пособие
для средней школы. Универсальный курс. – М.: АСТ-ПРЕСС: Инфорнкомпресс, 1999.
3. Светозарова Г.И., Мельников А.А., Козловский А.В. Практикум по программированию на языке BASIC. Учебное пособие для вузов. – М.: Наука,
1988.
4. Заварыкин В.М., Житомирский В.Г., Лапчик М.П. Техника вычислений и
алгоритмизация. – М.: Просвещение, 1987.
5. Лапчик М.П. Вычисления. Алгоритмизация. Программирование. – М.: Просвещение, 1988.
6. Фаронов В.В. Турбо Паскаль 7.0. Начальный курс. Учебное пособие.-М.:
«Нолидж»,1999-616с., ил.
7.Д.Праймс Программирование на языке Паскаль. Практическое руководство
М.: Мир, 1997
1. Васюкова Н.Д., Тюляева В.Р. Практикум по основам программирования
языка Паскаль. Учебное пособие .М.: Высшая школа. 1991.
2. Фаронов В.В. Турбо Паскаль 7.0. Начальный курс. Учебное пособие.М.:»Нолидж»,1999-616с., ил.
3. Тимофеев А.В. Информатика и искусственный интеллект.- М.,1992.
5.2 Дополнительная литература.
1. Фаронов В.В. Турбо Паскаль 7.0. Практика программирования. Учебное пособие.-М.: «Нолидж»,1999-432с., ил.
2. Д.Праймс Программирование на языке Паскаль. Практическое руководство
М.: Мир, 1997
3. Братко И. Программирование на языке ПРОЛОГ для искуственного интеллекта.- М., 1990.
4. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных. - М., 1989 г.
5. Ин Ц., Соломон Д. Использование Турбо-Пролога. -М., 1993.
6. Симонс Дж. ЭВМ пятого поколения: компьютеры 90-х годов. - М., 1985 г.
13
1.
14