Реферат на тему "Разработка обучающей программы поддерживающей изучение темы Структуры данных"

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физико-математический факультет
Курсовая работа по информатике
разработка обучающей программы, поддерживающей изучение темы «структуры данных»
Выполнил:
Студент 3 курса
группы м-31
очной формы обучения
Марков Роман
Научный руководитель:
Соболева Е.В.
Киров 2008 г.

Содержание
  \t "параграф;3;глава;1;подглава;2" Глава 1. Анализ теоретического материала.......................................................... 4
1.1. «Информатика и ИКТ. Базовый курс» Семакин И.Г. и др. 4
1.1.1. Алгоритмы работы с величинами. 4
1.1.2. Линейные вычислительные алгоритмы.. 5
1.1.3. Знакомство с языком Pascal. 6
1.1.4. Программирование ветвлений в Pascal. 7
1.1.5. Таблицы и массивы.. 8
1.1.6. Массивы.. 9
1.2. «Информатика» Кузнецов. 10
1.2.1. Язык программирования Pascal. 10
1.2.2. Структура программы на Pascal, ввод и вывод данных. 12
1.2.3. Условный оператор. 14
1.2.5. Алгоритмы обработки таблиц. 17
1.2.6. Обработка строк на языке Pascal 19
1.2.7. Записи. 20
1.2.8. Файлы.. 22
1.3. «Информатика и информационные технологии» Н. Угринович. 23
1.3.1. Тип, имя и значение переменной. 23
1.3.2. арифметические, строковые и логические выражения. Присваивание. 25
1.3.3. Функции в языке Visual Basic. 26
1.3.4. массивы.. 26
1.4. Вывод. 26
Глава 2. описание и принцип работы обучающей программы......................... 29
2.1. Общие сведения о программе. 29
2.2. Принцип работы программы. 32
2.2.1. Модуль регистрации пользователей. 33
2.2.2. Модуль изучения материала. 33
2.2.3. Модуль проверки знаний. 33

Глава 1. Анализ теоретического материала по теме «структуры данных» в школьных учебниках информатики
1.1. «Информатика и ИКТ. Базовый курс» Семакин И.Г. и др.
В этом учебнике изучение программирования начинается после прохожде­ния тем «Базы данных» и «Электронные таблицы». По-этому обучаемые уже знакомы с такими типами данных, как числовой, символьный и логический, известными им, как типы полей в таблицах БД.
1.1.1. Алгоритмы работы с величинами
В этом параграфе дается понятие констант, переменных, показываются основные команды для работы с ними
После вступления о способе хранения данных в программе «всякая обраба­тываемая величина занимает своё место – поле в памяти компьютера» из­лагается о 3х основных типах величин, изучаемых в учебнике: числовой, символьный, логический, устанавливаются различия между константами и переменными:
-        «константы записываются своими десятичными записями в па­мяти, их значение не изменяется во время работы программы»;
-        «переменные обозначаются, как в математике, символьными именами - идентификаторами».
Далее рассматриваются основные операции над переменными:
-       Присваивание
<переменная>:=<выражение>
Пример: Z:=X+Y

До присваивания	X	2	Y	5	Z	-
После присваивания	X	2	Y	5	Z	7

-                   Команда ввода
Ввод<список переменных>
         Пример: ввод A, B, C
Схема выполнения команды
1.                память до выполнения команды
2.                получение команды, ожидание действий пользователя
3.                пользователь набирает на клавиатуре «1 2 3 <ввод>»
4.                память после выполнения команды
-                   команда вывода
вывод<список вывода>
задания по разделу:
отразить значения переменных в ходе последовательного выполнения команд присваивания
1.1.2. Линейные вычислительные алгоритмы
В этом параграфе подробно изучается оператор присваивания: его свойства, примеры применения
Свойства присваивания иллюстрируются с помощью трассировочной таб­лицы:

Команда a b a:=1 1 - b:=2 x a 1 2 a:=b 2 2 b:=a + b 2 4

Свойства: 1.                пока переменной не присвоено значение она оста­ется неопределенной 2.                значение переменной сохраняется до следующего присваивания 3.                новое значение переменной заменяет предыдущее

Примеры:
1.                обмен значениями 2х переменных. Для решения применяется аналогия с двумя стаканами (с молоком и водой) для смены значений которых использу­ется третий, после которой решение становится очевидным.
2.     даны 2 правильные дроби, найти дробь – результат деления одной на вторую.
Решение сводится к правилам учебника математики.
Задания по разделу:
1.                 когда значение переменной считается неопределенным?
2.                 что происходит с предыдущим значением переменной после при­сваивания?
3.                 можно ли в арифметическом выражении использовать неопределен­ную переменную?
1.1.3. Знакомство с языком Pascal
В этом параграфе изучается структура программы паскаля, в том числе описание переменных, синтаксис операторов ввода, вывода, присваивания, правила записи арифметических выражений
Описание переменных
Здесь описывается синтаксис описания переменных, основные типы (вещест­венный – real, целый - integer). Здесь только называются числовые типы: на­звания вещественный и целый полагается уже знакомыми ученикам, знание о диапазонах типов им пока не нужно.
Пример var a,b:integer;c:real;
Синтаксис операторов ввода, вывода, присваивания.
-       Ввод - Read[ln](<список переменных>);
-       Вывод - Write[ln](<список переменных>);
-       Присваивание - <числовая переменная>:=<Арифметическое выраже­ние>;
-       Арифметические операции “+”, “-”, “*”, “/”;
Правила записи арифметических выражений
         Пример
Выражение  записывается так
A*A+B*B-12*C или SQR(A)+SQR(B)-12*C
Задания по разделу:
1.                 как записывается раздел описания переменных
2.                 с какими типами числовых величин работает паскаль
3.                 какая задача решается в <пример программы> программе
4.                 как записываются арифметические выражения
1.1.4. Программирование ветвлений в Pascal
В этом параграфе не изучаются структуры данных, как таковые, но , в про­цессе изучения ветвлений изучаются логические операции и сложные логи­ческие выражения
Логические операции
Изучение вопроса начинается с примера программы
                   …
                   Var a,b,c,d: real;
                   Begin readln(a,b,c,d);
                             If (a>=b) and (a<=c) then d:=a;
                             If (b>=a) and (b>=c) then d:=b;
Здесь применяется неиспользуемое ранее логическое выражение and, с кото­рым обучаемые уже познакомились, изучая БД.
Далее ученикам напоминается эта операция и её результат, далее приводится список логических операций, используемых в паскале: and; or; not.
Сложные логические выражения
В этом разделе описывается структура сложных логических выражений в пас­кале:
If (a<0)or(b<0)or(c<0)then …
Задания по разделу:
1.                 найдите результат работы программы (условный оператор со слож­ным условием)
1.1.5. Таблицы и массивы
В этом параграфе вводятся основные понятия о массивах: определение, опи­сание, ввод значений на ШАЯ, пример задачи – расчет среднего значения эле­ментов массива.
Школьники уже знакомы с принципом табличной организации данных из БД.
Что такое массив
Дается определение массива: М – представление таблиц в языках программи­рования.
Пример – запись температуры воздуха по месяцам
.
На основе этого примера вводится понятие линейной таблицы с индексиро­ванными именами, которая
«в программировании называется одномерным массивом.
В примере: Запись Т[1] в данном примере показывает температуру в 1 ме­сяце.  Т - имя массива. Порядковый номер элемента – его индекс.
Каждый элемент обозначается так: <имя массива>[<индекс>]»
Так вводится имя массива и его элементов. Далее говорится, что элементы массива должны иметь одинаковый тип. (в примере - вещественный).
Описание и ввод значений в массив на ШАЯ
Здесь приводится два примера программ на ШАЯ, позволяющих понять, как выводятся и вводятся в массив значения. Для реализации используются цикл с параметром и цикл с предусловием.
Расчет среднего значения элементов массива
Для изучения приемов обработки массива, а именно, нахождения суммы его элементов и их среднего арифметического значения, формулируется задача: Вычислить среднегодовую температуру.
При решении (алгоритм приводится на ШАЯ) обучаемые знакомятся с цик­лом, суммирующем элементы массива.
Задания по разделу:
1.                 что такое массив
2.                 придумайте примеры данных, которые можно реализовать в виде массива
3.                 решить задачу на формирование и расчет среднего элемента в мас­сивее
1.1.6. Массивы
В этом параграфе рассматриваются: описание и обработка массивов в Пас­кале, цикл с параметром в Паскале, форматы вывода и программы с двумя массивами.
Описание и обработка массива в паскале
Приводится общая форма описания одномерного массива:
var <имя масссива>: ar­ray[<нижний_индекс>..<верхний_индекс>] of <тип_массива>;
Для примера – описание массива из таблицы 1:
 var t: array[1..12]of real;
далее рассматривается реализация задачи о средней температуре на Паскале, неизученными операторами в которой являются: ограничения на параметр цикла for (целое число, изменяющееся на 1 при прохождении цикла) и фор­маты вывода.
Пример write(‘T[1]=’,I:4:2);
Далее объясняется значение знаков в подобном примере.
Программа с двумя массивами
В этом учебнике не изучаются двумерные массивы, по этому для решения задач с их применением используется другой подход:
Задача: для каждого месяца определить отклонение его температуры от сред­негодовой величины.
В качестве решения сначала строится таблица в excel, в которой решается эта задача, затем показывается, как с помощью второго одномерного массива ее решить.
Задания по разделу:
1.                 как на паскале описать массив численности населения к концу каж­дого года 20 века
1.2. «Информатика» Кузнецов
В этом учебнике изучение типов данных начинается вместе со знакомством с языком Паскаль, описанием структуры языка и представлением данных в па­мяти компьютера.
1.2.1. Язык программирования Pascal
В этом параграфе изучается история языка Паскаль, основные определения, перечисляются используемые числовые типы, способы их представления в памяти, основные операторы.
Основные определения.
-                   Имя величины – слово из букв и цифр, обозначающее, как в ал­гебре, величину. Каждое имя соответствует ячейке памяти.
-                   Ячейка последовательность разного количества байтов памяти для разных данных
-                   Для каждой переменной надо указывать её тип, чтобы трансля­тор знал, сколько памяти под ее хранение выделить
Числа в Паскале
Числа бывают целые и действительные (с фиксированной или плавающей точкой).
Переполнение ячейки памяти – значение переменной не входит в предостав­ленную ей ячейку. Для избегания переполнения используют вещественные числа с плавающей точкой.
Пример:  243,7 = 2.437 ∙ 10² = 2.4370000000 Е + 02
В примере показано, что 2437 – мантисса, 2 – порядок.
Числовые операции
-       «+» - сложение
-       «-» - вычитание
-       «/» - деление
-       «*» - умножение
-       Mod – остаток от деления (только для целых чисел)
-       Div - деление нацело (только для целых чисел)
-       Математические выражения:
Sin(x); cos(x); ln(x); sqr(x); sqrt(x); abs(x);
Пример арифметического выражения в Pascal

Оператор присваивания
<переменная>:=<выражение>
Примеры: x:=3,14; a:=b+c; i:=i+1;
Ограничения на типы при присваивании:
-                    Если переменная, расположенная слева имеет вещественный тип, то справа – арифметическое выражение: целое или вещественное
-                    Если переменная слева целого типа – арифметическое выражение – только целое
Задания по разделу
1)                 Почему паскаль различает целые и вещественные числа
2)                 Что такое арифметическое выражение, из чего оно может состо­ять
3)                 Как работает оператор присваивания
4)                 Ограничения на типы данных при присваивании
5)                 Запишите в виде арифметического выражения квадратный трех­член