- •Содержание
- •Введение
- •История развития компьютера
- •Типы и назначение компьютеров
- •Классы программного обеспечения (ПО) ЭВМ
- •Операционная система персонального компьютера (ПК)
- •Основы информатики
- •Информационные процессы
- •Информационная деятельность человека
- •Технические средства хранения информации
- •Кодирование информации
- •Системы счисления
- •Представление информации в компьютере
- •Представление текстовых данных
- •Представление изображений
- •Представление звуковой информации
- •Представление видео
- •Введение в программирование на языке Си
- •Этапы решения задачи на ЭВМ
- •Графический способ описания алгоритмов
- •Структура программы на языке С++
- •Описание переменных
- •Функции ввода-вывода
- •Условный оператор
- •Составной оператор
- •Операция условия
- •Оператор выбора
- •Циклические программы
- •Оператор цикла с постусловием
- •Оператор цикла с предусловием
- •Оператор цикла со счетчиком
- •Обработка массивов
- •Обработка одномерных массивов
- •Обработка двумерных массивов
- •Массивы и указатели
- •Пользовательские функции
- •Решение нелинейных уравнений
- •Нелинейные уравнения
- •Исследование уравнений и отделение корней
- •Методы поиска корней уравнения
- •Модификация табличного способа
- •Метод Ньютона (метод касательных)
- •Метод секущих
- •Файлы
- •Файлы данных и каталоги. Внутренняя организация и типы файлов
- •Текстовые файлы
- •Строки символов
- •Заключение
- •Список источников
Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет
ИНФОРМАТИКА
Часть I
Учебно-методическое пособие
Электронное издание
Красноярск
СФУ
2012
1
УДК 621.37/.39(07)
ББК 32я73
И741
Составители: М.М. Валиханов, А.В. Изотов, Ф.В. Зандер
И741 Информатика. Ч.1: учебно-методическое пособие [Электронный ресурс] / сост. М.М. Валиханов, А.В. Изотов, Ф.В. Зандер. – Электрон. дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. – Систем.
требования: PC не ниже класса Pentium I; 128 Mb RAM; Windows 98/XP/7; Adobe Reader V8.0 и выше. – Загл. с экрана.
В учебно-методическом пособии изложена краткая история развития информатики и компьютерной техники. Приводится лекционные материалы по основам языка Си.
Предназначено для изучения дисциплины «Информатика» по кодификатору ГОС ВПО-2 для направлений подготовки бакалавров 210300.62 «Радиотехника», 160905.65 «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования», 210302.65 «Радиотехника», 210400.62 «Телекоммуникации», 210406.65 «Системы связи и системы коммутаций», а также других специальностей ИИФиРЭ. Может быть использовано студентами заочной формы обучения при изучении дисциплины «Информатика».
УДК 621.37/.39(07)
ББК 32я73
© Сибирский федеральный университет, 2012
Учебное издание
Подготовлено к публикации редакционно-издательским отделом БИК СФУ
Подписано в свет 04.07.2012 г. Заказ 8366. Тиражируется на машиночитаемых носителях.
Редакционно-издательский отдел Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79
Тел/факс (391)206-21-49. E-mail rio@sfu-kras.ru http://rio.sfu-kras.ru
2
Содержание |
|
Введение............................................................................................................... |
5 |
История развития компьютера........................................................................... |
7 |
Типы и назначение компьютеров................................................................. |
11 |
Классы программного обеспечения (ПО) ЭВМ.......................................... |
13 |
Операционная система персонального компьютера (ПК)......................... |
18 |
Основы информатики ....................................................................................... |
20 |
Информационные процессы ......................................................................... |
20 |
Информационная деятельность человека.................................................... |
21 |
Технические средства хранения информации ............................................ |
23 |
Кодирование информации............................................................................. |
24 |
Системы счисления........................................................................................ |
25 |
Представление информации в компьютере................................................. |
30 |
Представление текстовых данных ............................................................ |
31 |
Представление изображений..................................................................... |
34 |
Представление звуковой информации...................................................... |
37 |
Представление видео.................................................................................. |
39 |
Введение в программирование на языке Си................................................... |
43 |
Этапы решения задачи на ЭВМ....................................................................... |
44 |
Графический способ описания алгоритмов.................................................... |
45 |
Структура программы на языке С++............................................................... |
47 |
Описание переменных................................................................................... |
52 |
Оператор присваивания................................................................................. |
56 |
Функции ввода-вывода.................................................................................. |
59 |
Пример линейной программы....................................................................... |
63 |
Программирование на языке С++.................................................................... |
63 |
Разветвляющиеся программы....................................................................... |
63 |
Условный оператор..................................................................................... |
65 |
Составной оператор.................................................................................... |
69 |
Операция условия....................................................................................... |
69 |
Оператор выбора......................................................................................... |
70 |
Циклические программы............................................................................... |
71 |
Оператор цикла с постусловием................................................................ |
73 |
Оператор цикла с предусловием............................................................... |
74 |
Оператор цикла со счетчиком ................................................................... |
78 |
Обработка массивов.......................................................................................... |
82 |
Обработка одномерных массивов................................................................ |
83 |
Обработка двумерных массивов................................................................... |
89 |
Массивы и указатели..................................................................................... |
93 |
Пользовательские функции.............................................................................. |
97 |
Решение нелинейных уравнений................................................................... |
103 |
Нелинейные уравнения................................................................................ |
103 |
3 |
|
Исследование уравнений и отделение корней.......................................... |
106 |
Методы поиска корней уравнения ............................................................. |
108 |
Модификация табличного способа......................................................... |
108 |
Метод половинного деления.................................................................... |
109 |
Метод хорд................................................................................................. |
110 |
Метод Ньютона (метод касательных)..................................................... |
111 |
Метод секущих.......................................................................................... |
114 |
Метод простых итераций......................................................................... |
115 |
Файлы............................................................................................................... |
117 |
Файлы данных и каталоги. Внутренняя организация и типы файлов.... |
118 |
Текстовые файлы.......................................................................................... |
119 |
Строки символов............................................................................................. |
124 |
Заключение ...................................................................................................... |
132 |
Список источников ......................................................................................... |
133 |
4
Введение
«Я всегда мечтал о том, чтобы работа с компьютером была не сложнее пользования телефоном. Моя мечта стала реальностью. Теперь я уже не знаю, как пользоваться всеми возможностями телефона» Бьерн Страустрап
Коренное отличие информатики от других технических дисциплин, изучаемых в высшей школе, состоит в том, что ее предмет изучения меняется ускоренными темпами. Это связано, прежде всего, с бурным ростом возможностей компьютеров. Если посмотреть на средние характеристики темпов роста, то к моменту окончания изучения вами базового курса информатики основные технические параметры аппаратных средств увеличатся вдвое, к моменту окончания вами третьего курса появится новые поколения программного обеспечения, а к окончанию вами университета (в среднем раз в пять-семь лет) поменяется база стандартов, интерфейсов и протоколов.
Внастоящее время в области информатики мы испытываем настоящий информационный бум, какого не знает ни одна область человеческой деятельности. Например, мировой ассортимент изданий, имеющих прямое отношение к информатике (не считая периодических и электронных), составляет порядка десяти тысяч томов в год и полностью обновляется раз в два года.
Внастоящее время персональный компьютер (ПК) с новыми видами микропроцессоров намного превосходит по своим возможностям первые ЭВМ, занимавшие целые комнаты и залы. А скорость вычислений нынешних ПК в сотни раз превосходит скорость вычислений легендарных IBM PC XT и AT (первых ПК) и вплотную приближается к скорости вычислений суперЭВМ недавнего прошлого.
По мере развития компьютеров стал меняться взгляд на назначение компьютера. На первое место вышло применение их для работы с текстовыми процессорами (например, Microsoft Word) и прикладными программными системами для автоматизации офисной деятельности. Увы, при этом многие пользователи стали забывать о том, что ЭВМ изначально создавались для вычислений, а вовсе не для замены ими популярной, но ставшей неудобной пишущей машинки. Развитие мультимедиа привело к бурному применению компьютеров в роли игровых автоматов. В результате главный стимул развития «электронного помощника» создается отнюдь не высокоинтеллектуальными задачами.
Однако времена меняются и вечные ценности, к коим принадлежат разум и образование, вновь возвращаются. В последние годы во всем мире существенно возрос интерес к серьезному применению ПК, в том числе в
5
области математических расчетов. Этому в большой степени способствовала разработка специальных компьютерных математических программных систем, резко снизивших потребность в написании собственных программ при решении математических задач. Первое поколение таких систем [4-10] было ориентировано на операционную систему MS-DOS и появилось, казалось бы, совсем недавно — в начале 90- х гг. Так или иначе, но компьютерный мир вновь заговорил об «искусственном интеллекте», понимая под этим способность электронной машины выдавать нетривиальные решения и обучаться решению новых задач. Интерес к компьютерному моделированию в самых широких областях заметно возрос после шахматных баталий между суперкомпьютером фирмы IBM и бывшим чемпионом мира по шахматам Гарри Каспаровым. Как известно, они завершились триумфальной победой машины — или, точнее говоря, коллективного разума тех, кто создал ее и
еепрограммное обеспечение.
Впоследние годы показателем интеллектуальной мощи компьютеров, в том числе и персональных, стали уже не программы для игры в шахматы, а новейшие программные системы символьной математики или компьютерной алгебры [17-38]. Созданные для проведения символьных преобразований математических выражений, эти системы были доведены до уровня, позволяющего резко облегчить, а подчас и заменить, труд самой почитаемой научной элиты мира — математиков: теоретиков и аналитиков. Уже появились открытия, сделанные с помощью таких систем — но не ими самими! Вряд ли есть хоть один действительно серьезный научный проект, связанный с математикой, где они не применялись бы в деле.
Системы символьной математики долгое время были ориентированы на большие компьютеры, С появлением ПК класса IBM PC и Macintosh и с ростом их возможностей эти системы были переработаны под них и доведены до уровня массовых серийных программных систем. Сейчас системы символьной математики (или компьютерной алгебры) выпускаются самого разного «калибра» — от рассчитанной «на всех» системы Mathcad [11-21], поразительно компактной, быстрой и удобной для простых символьных вычислений системы Derive [22-24] и до компьютерных монстров Mathematica [26-28], MATLAB [29-31] и Maple [32-38], имеющих тысячи встроенных и библиотечных функций и изумительные возможности графической визуализации вычислений.
6