Министерство образования Российской Федерации Новокузнецкий филиал-институт Кемеровского Государственного Университета К...
8 downloads
174 Views
443KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Министерство образования Российской Федерации Новокузнецкий филиал-институт Кемеровского Государственного Университета Кафедра общей и прикладной информатики
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Информатика» для специальности 010200 - "Прикладная математика и информатика”
Новокузнецк 200_ 1
Содержание 1 Рабочая программа .............................................................................. 3 1.1 Пояснительная записка ................................................................... 3 1.2 Тематический план...................................................................... 7 1.3 Содержание теоретического раздела дисциплины................... 9 1.4 Содержание практического раздела дисциплины .................. 15 2 Методические указания по использованию средств обучения .. 19 3 Методические указания по выполнению лабораторных работ и самостоятельных заданий .................................................................... 19 3.1 Правила оформления отчёта по лабораторной работе ............... 19 3.2 Правила выполнения заданий....................................................... 20 3.3 Пример выполнения лабораторной работы................................. 22 4 Учебно-методические материалы по дисциплине........................ 25 4.1 Основная литература ..................................................................... 25 4.2 Дополнительная литература ........................................................ 26 5 Контрольные вопросы и контрольные срезы, тесты по дисциплине.............................................................................................. 27 5.1 Примерные темы рефератов ......................................................... 27 5.2 Примерные задания для контрольных работ ............................. 28 5.3 Тесты............................................................................................... 32
2
1 Рабочая программа 1.1 Пояснительная записка Актуальность изучения дисциплины обусловлена тем, что информатика и её приложения – информационные технологии пронизывают все сферы деятельности человека. Поэтому, изучение базовых понятий информатики и структур данных, основных алгоритмов работы с данными – это то, без чего невозможно формирование специалиста в сфере информатики. Место курса информатики определяется согласно требованиям к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы для специальности 010200 в федеральном компоненте общих математических и естественно-научных дисциплин. Роль курса информатики состоит в обучении студента базовым понятиям, терминологии и практическим навыкам, необходимых для углублённого изучения других дисциплин в сфере информатики: программирование, операционные системы, базы данных и т.п. Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для специальности: 010200 - "Прикладная математика и информатика”. Целью учебной дисциплины является рассмотрение общетеоретических вопросов, связанных с понятиями: • алгоритма и алгоритмической системы; • языка программирования и структуры данных; • основные типы алгоритмов, их сложность и их использование для решения задач; • организация вычислительных систем; • архитектуры и основные виды архитектуры ЭВМ; • основы машинной графики; 3
•
человеко-машинный интерфейс. Кроме того, студент должен получить практические навыки работы на персональной ЭВМ и умение программировать на языке высокого уровня типа Паскаль. В задачи курса информатики входит дать студенту представление, знания и умения в области информатики. Таким образом, обучающийся будет иметь представление: * об информатике как математической дисциплине, ее связи с прикладными науками; * об информации, методах ее хранения, обработки и передачи; * об информационных системах; * о позиционных системах счисления; * об архитектуре компьютера; * о средствах определения данных (типы данных, переменные), принятых в большинстве языков программирования; * о технологии проектирования сложных модульных программ; * о языках программирования; * о технологии проектирования сложных модульных программ; * о принципах взаимодействия программ, написанных на языках высокого уровня, с файлами данных; * о способах формирования изображений и цветопередачи в информационных системах; * о методах и средствах взаимодействия человека и ЭВМ. В результате усвоения курса студент должен знать: • базовые понятия информатики и вычислительной техники; • предмет и основные методы информатики; 4
•
формы представления числовой и символьной информации; • способы определения переменных базовых типов данных, операций, операторов и функций в языке Паскаль; • структуры данных – последовательность, множество, стек, очередь, дерево, список; • некоторые алгоритмы сортировки данных; • свойства и принципы работы с производными типами данных – указателями, массивами, структурами, функциями; • особенности рекурсивных алгоритмов и их проектирования; • назначение и смысл формальных и фактических параметров, локальных и глобальных переменных. Студент будет уметь: • анализировать существующие и разрабатывать собственные программы с использованием стандартных алгоритмов; • кодировать, транслировать и отлаживать программы в среде Borland Паскаль; • разрабатывать программы, использующие сложные иерархические типы данных и переменные; • проектировать и программировать графические элементы; • использовать динамическую память при обработке данных заранее неизвестного объема и размерности. Требования к знаниям и умениям, приобретаемым при изучении курса информатики, в соответствии с квалификационной характеристикой выпускника, состоят в следующем:
5
• математик, системный программист должен знать и уметь использовать основы теории алгоритмов и ее применения, основные структуры данных, основы машинной графики, архитектурные особенности современных ЭВМ; • математик, системный программист должен иметь опыт работы на широко распространённом типе ЭВМ, применения стандартного алгоритмического языка. Объём и сроки изучения дисциплины: на первом курсе в течение первого и второго семестров в объёме 153 часов, из них 71 час - аудиторные занятия. В первом семестре отводится на лекции 18 часов, на лабораторные работы в классах с ЭВМ 36 часов, во втором семестре на лабораторные работы в классах с ЭВМ отводится 17 часов. Факультет - информационных технологий. Форма обучения – дневная. Текущие формы контроля знаний студентов: опросы, решение практических заданий по курсу «Информатика» на лабораторных занятиях, контрольные работы, рефераты на заданные темы, проверка выполнения домашних заданий. Итоговый контроль знаний студентов: в первом семестре - экзамен, во втором семестре – зачёт.
6
1.2
Тематический план
№ Наименование тем
Объём (часов) Аудиторная работа
Самостоятельная работа
Формы контроля
Методические пособия
Используются электронные учебные и методические пособия
Лекции
Лабораторные
1 Информация – основные понятия и определения 2 Информационные системы и технологии 3 Организация вычислительных систем
2
-
2
-
2
-
2
-
2
2
4
Опрос, контрольная работа, реферат
4 Понятие архитектуры и основные виды архитектуры ЭВМ
4
1
7
Опрос, контрольная работа, 7
домашние задания Опрос, контрольная работа, домашние задания -
5 Понятие алгоритма и алгоритмической системы
-
2
4
6 Принципы разработки алгоритмов и программ 7 Понятие языка программирования и структуры данных
2
-
2
1
10
23
Опрос, контрольная работа, домашние задания
8 Основные типы алгоритмов, их сложность и их использование для решения задач
-
16
26
Опрос, контрольная работа, домашние задания
При выполнении лабораторных работ используются электронные методические пособия.
8
9 Основы машинной графики 10 Человеко-машинный интерфейс Всего
3
2
6
2
2
6
18
35
82
Опрос
1.3 Содержание теоретического раздела дисциплины Наименование Наименование Наименование пункта раздела параграфа 1 Информация – 1.1Предмет и задачи иносновные поняформатики тия и определе1.2 Информация и её 1.2.1 Информация и данные
Контроль -
9
ния
свойства
2.1 Понятие нформационной системы
2 Информационные системы и техно2.2 Информационные логии технологии 3 Организация вычислительных систем
3.1 История развития средств автоматизации вычислений 3.2 Информационнологические основы построения ЭВМ 3.3 Классификация ЭВМ
1.2.2 Адекватность информации 1.2.3 Синтаксическая мера информации 1.2.4 Семантическая мера информации 1.2.5 Прагматическая мера информации 2.2.1 Понятие информационной технологии 2.2.2 Этапы развития информационных технологий -
Реферат
3.2.1 Программное управление ЭВМ 3.3.1 Классификация ЭВМ по прин10
4.1 Архитектура ПК 4 Понятие архитектуры и основные виды архитектуры ЭВМ 4.2 Устройство и работа микропроцессора ПК 4.3 Другие типы архитектур ЭВМ 5 Принципы разра-
5.1 Операционный под-
ципу действия 3.3.2 Классификация ЭВМ по размерам и производительности 3.3.3 Класс микроЭВМ 4.1.1 Структура ПК: • микропроцессор • внешние запоминающие устройства • устройства вывода информации • дополнительные схемы 4.1.2 Конструкция ПК 4.2.1 Состав машинных команд 4.2.2 Адресация ОЗУ для микропроцессора фирмы Intel 4.2.3 Микропроцессоры типа Pentium 4
реферат
4.3.4 Микропроцессоры типа RISC 11
ботки алгоритмов и программ
6 Понятие языка программирования и структуры данных
ход 5.2 Структурный подход 5.3 Современные методологии разработки программ 5.4 Трудоёмкость алгоритма (программы) 5.5 Жизненный цикл программного обеспечения 6.1 Языки программирования для ЭВМ 6.2 Структуры данных 6.2.1 Простые типы данных 6.2.2 Структурированные типы данных: • массив • запись • множество • очередь • стек
реферат
-
12
7.1 Способы построения изображений 7 Основы машинной графики
8 Человекомашинный интерфейс
7.2 Некоторые сведения по трёхмерной графике 7.3 Понятие о воспроизведении цвета в ЭВМ 7.4 Программные средства для работы с графикой 8.1 Принципы создания человеко-машинного интерфейса 8.2 Программные средства создания человекомашинного интерфейса
• дерево • файл 7.1.1 Растровая графика 7.1.2 Векторная графика 7.1.3 Фрактальная графика -
реферат
-
реферат
-
13
8.3 Технические средства человеко-машинного интерфейса
-
14
1.4 Содержание практического раздела дисциплины НеТематика лабораторных занятий Объём Тематика заданий для самостояделя (чательного выполнения или изучения сов) Задачи на различные преобразование 1-2 Позиционные системы счисления 4 чисел из одной системы счисления в другую 3 Логические основы построения ЭВМ 1 Задачи на выполнение логических операций 3 Проверка работ, выполненных само1 стоятельно 4 Контрольная работа на позиционные 2 системы счисления и логические операции 5-6 Понятие алгоритма. Алгоритмизация 4 Задачи на графическое построение алгоритмов 7 Контрольная работа на построение 2 графических алгоритмов 7
Проверка работ, выполненных самостоятельно
1
15
8
12 13
Структура программы, описание переменных, констант, меток. Статическое распределение памяти под переменные. Описание типов пользователя. Выражения Стандартные процедуры и функции. Условный оператор. Оператор множественного выбора Проверка работ, выполненных самостоятельно Циклы Массивы: одномерные и многомерные
14
Строки
2
15
Контрольная работа на разработку программ по темам: «условный оператор», «оператор множественного выбора», «циклы», «массивы» Процедуры и функции, описанные пользователем. Переменные адресно-
2
9 10 11
16-17
2 2 2 2 2 2
3
Изучение тем: среда ТурбоПаскаля, идентификаторы, алфавит Изучение тем: операторы вводавывода, оператор присваивания, составной оператор Задачи на разработку программ по теме «разветвляющиеся алгоритмы» Задачи на разработку программ по теме «циклы и массивы» Задачи на разработку программ по теме «строки» -
Задачи на разработку программ по теме «циклы и массивы» 16
17 18
го типа. Область «видимости» переменных. Способы передачи параметров в подпрограмму Процедурный тип
1
Задачи на разработку программ по темам «подпрограммы», «процедурный тип» -
2
19
Проверка работ, выполненных самостоятельно Простые способы сортировки
2
-
20
Записи
2
-
21
Множество
2
22
Контрольная работа на разработку программ по темам: «сортировка», «множество», «записи» Динамические структуры данных. Списки Стек
2
23 24
2 2
Задачи на разработку программ по темам «сортировка записей», «множество»
Задачи на разработку программ по теме «списки» 17
25 26
Очередь Деревья
2 2
27
Файлы
2
28
Контрольная работа на разработку программ по темам: «списки», «деревья», «файлы» Сдача зачёта
2
29
1
Задачи на разработку программ по темам «стек», «очередь», «деревья» Задачи на разработку программ по теме «файлы» -
18
2 Методические указания по использованию средств обучения 2.1. При выполнении лабораторных работ используется программа TURBO PASCAL 7.0 фирмы Borland. 2.2. Рефераты оформляются редактором Word. 2.3. При выполнении самостоятельных заданий для отображения алгоритмов в графической форме используется редактор Word.
3 Методические указания по выполнению лабораторных работ и самостоятельных заданий 3.1 Правила оформления отчёта по лабораторной работе По каждой лабораторной работе готовится отчёт. В заголовке отчёта по лабораторной работе указывается: • название дисциплины; • номер лабораторной работы; • тема лабораторной работы; • шифр группы; • фамилия и инициалы студента. Далее приводится отчёт о выполнении конкретных заданий. Для каждого задания приводится: • краткое описание задания (задачи); • решение с подробными комментариями (если это текст программы, то не менее 80 % строк должны содержать комментарии; • для каждой процедуры или функции приводится: назначение, выполняемые функции (расчёты), перечень входных и выходных параметров; 19
• • • •
для каждой переменной указывается тип (локальная, глобальная) и назначение; текст программы должен быть структурированным по разделам, каждому циклу или условному оператору); программы выводят не только результаты решения, но и исходные данные; результаты решения, которые должны быть ясны и понятны (каждое число, график, таблица сопровождаются пояснительной надписью или комментарием). 3.2 Правила выполнения заданий
3.2.1. Если конкретные значения исходных данных, в том числе, размерности массивов, не заданы, то следует разработать полную совокупность тестовых данных. Это включает в себя следующее: • корректные, нормальные значения исходных данных (например, середины диапазонов области определения); • экстремальные значения исходных данных (имеются в виду значения на границе области определения или в близи особых точек, то есть точек, в которых либо происходит деление на нуль, либо функция не определена, либо значение функции равняется нулю); • запредельные значения исходных данных, то есть за границей области определения или бессмысленные значения (как правило, подобные значения могут возникать только из-за ошибок при вводе исходных данных). В отчёте должны быть приведены результаты работы программы по каждой группе тестовых данных. 20
3.2.2. Разрабатываемая программа должна быть максимально эффективной. Эффективность программы определяется в соответствии со следующими правилами: минимум объёма требуемой памяти для программы и максимум быстродействия. Последнее равносильно минимуму времени работы программы, то есть минимуму количества машинных операций, с учётом трудоёмкости каждой из них. Если можно улучшить один показатель без ущерба для другого, то следует этого добиваться. В ином случае следует предпочесть экономию оперативной памяти в ущерб производительности. Для повышения эффективности программы можно рекомендовать следующее: • не использовать рабочие массивы той же размерности, что и обрабатываемый или создаваемый массив, если это возможно; • при обработке двухмерных массивов допустимо использовать одномерный массив для временного хранения строки или столбца матрицы; • выбирать, где это возможно, короткие типы данных: Byte вместо Word, String[20] вместо String и т.д.; • использовать поименованные константы вместо неоднократного повторения одинаковых констант; • при обращении к процедурам параметры передавать стараться по ссылке (адресу), а не по значению; • рабочие переменные, необходимые для временного хранения значений, объявлять локальными, а не глобальными; • избегать вычислений в циклах выражений, не зависящих от параметра (счётчика) цикла; • выбирать, где это возможно, наименее трудоёмкие операции. Например, выражения n div k или 21
Ord(Odd(n)) вычисляется быстрее, чем соответственно Trunc(n/k) или n mod 2. 3.3 Пример выполнения лабораторной работы
Дисциплина – «Информатика» Лабораторная работа № 2 Алгоритмы и программы разветвляющегося типа Группа ПМИ-03-1
Студент Петров А.С.
Задание 1 Заданы числа 3, 5, 7. Определить, могут ли эти числа быть сторонами треугольника. Алгоритм решения задачи изобразить графически. Решение В алгоритме будем использовать условия существования треугольника со сторонами длиною a, b и c: a≤ b+c;
b≤ a+c;
c≤ b+a. 22
Начало a=3 b=5
Присвоение численных значений длинам сторон треугольника
c=7
Проверка 1-го условия существования треугольника
a ≤ b+c Нет
Да Проверка 2-го условия существования треугольника
b ≤ a+c Нет
Да c ≤ b+a
Нет
Проверка 3-го условия существования треугольника Да
Вывод: “Эти числа не могут быть сторонами треугольника”
Вывод: “Эти числа могут быть сторонами треугольника”
Конец
23
Задание 2 Дана произвольная целочисленная матрица размера n×n. Найти максимальный диагональный элемент и его индекс. Решение Текст программы
program matrix; uses CRT; var i, j, n, max, indmax: integer; a: array [1..10,1..10] of integer; begin randomize; clrscr; {Очистка экрана} {Ввод размера квадратной матрицы} writeln('Введи размер матрицы: n (0