Учебное пособие: Методические указания и индивидуальные задания для студентов идо, обучающихся по направлению 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств» Составитель

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИДО

_______________ С.И. Качин

«____»_____________2011 г.

ИНФОРМАТИКА

Методические указания и индивидуальные задания
для студентов ИДО, обучающихся по направлению
220700 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Составитель Т.Е. Мамонова

Семестр	1
Кредиты	3
Лекции, часов	6
Лабораторные занятия, часов	8
Консультации по выполнению курсовой работы, часов	2
Самостоятельная работа, часов	92
Формы контроля	зачет
диф. зачет

Издательство

Томского политехнического университета

2011

УДК 681.3

Информатика: метод. указ. и индивид. задания для студентов ИДО, обучающихся по напр. 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств» / сост. Т.Е. Мамонова; Томский политехнический университет.– Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011.– 12 с.

Методические указания и индивидуальные задания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры интегрированных компьютерных систем управления «____» ___________ 2011 года, протокол № ____.

Зав. кафедрой ИКСУ,

профессор, доктор техн. наук _________________ А.М. Малышенко

Аннотация

Методические указания и индивидуальные задания по дисциплине «Информатика» предназначены для студентов ИДО, обучающихся по направлению 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств». Данная дисциплина изучается в одном семестре.

Приведено содержание основных тем дисциплины, указан перечень лабораторных работ. Приведены варианты заданий для курсовой работы. Даны методические указания по выполнению курсовой работы.

1. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ
ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

В настоящее время под информатикой понимают науку о законах, методах измерения, переработки и передачи информации с применением математических, программных и технических средств. Ряд авторов суживает это понятие, подразумевая под информатикой «компьютерное дело», т.е. прикладную науку, связанную с обработкой информации и решением задач на ЭВМ.

В дисциплине «Информатика» излагается материал, относящийся к общим основам использования компьютеров в профессиональной инженерной деятельности. Полученные знания по данной дисциплине используются при изучении большинства специальных дисциплин. Целью освоения дисциплины являются:

· формирование системных основ использования персонального компьютера будущими специалистами в предметной области;

· формирование основ программирования на языке высокого уровня C++ в предметной области;

· формирование навыков к самообучению и непрерывному профессиональному самосовершенствованию.

Дисциплина «Информатика» относится к циклу Б.2 – математической и естественно-научной подготовки. Пререквизитов нет. Кореквизиты – «Информационные технологии», «Математика», «Физика». Дисциплина «Информатика» является пререквизитом для всех дисциплин профессионального цикла. Знание содержания дисциплины необходимо для освоения дисциплин циклов Б.3.

2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Введение

Предмет Информатика. Основные определения и термины. История развития вычислительной техники. Устройство компьютера и принцип его работы Арифметико-логическое устройство, устройство управления, память. Логическое устройство компьютера. Программное обеспечение ЭВМ.

Рекомендуемая литература: [1, с.6-88], [4, с.3-124], [5, с.230-282], [14].

Методические указания

Необходимо усвоить предмет, задачи и возможности информатики. Проследить развитие микроэлектронной техники, историю появления электронных вычислительных машин, особенности IBM PC и их развитие, смену поколений ПЭВМ. Усвоить суть логического устройства ЭВМ. Структурная схема ЭВМ, структуру команд, трёх-, двух-, одноадресные команды, способы адресации. Изучить файловую систему, диалог пользователя с операционной системой, назначение функциональных клавиш в операционной системе Windows, копирование, перемещение, удаление файлов, каталоги, диски, архивы.

Тема 2. Арифметические основы построения ЭВМ. Основные технологии программирования задач

Системы счисления, применяемые в ЭВМ. Двоичная система счисления. Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления (СС), связь их с двоичной системой. Формы представления чисел в ЭВМ. Представление чисел в прямом, обратном и дополнительном кодах. Формат чисел с фиксированной запятой. Структурное, объектно-ориентированное и обобщённое программирование.

Рекомендуемая литература: [3, с. 32-240], [5, с. 3-229]. [8, с. 56-120], [14].

Методические указания

Необходимо усвоить арифметические операции в двоичной системе, общие правила перевода целых и вещественных чисел из десятичной формы в другие системы счисления. Проследить методику перевода чисел из двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной СС в десятеричную и обратно. Иметь представление о двоичном кодировании различных видов информации. Усвоить понятия алгоритма, класса, шаблона. Изучить представление алгоритмов в виде блок-схем, основные алгоритмы, применяемые при решении задач, основные преимущества и недостатки ООП.

Тема 3. Основы языка C++

Алфавит языка C++. Комментарии. Идентификаторы. Константы. Запись арифметических выражений. Типы данных в C++. Ввод и вывод данных. Условные операторы. Операторы цикла, перехода, выбора. Матрицы. Переменные типа «char» и операции с ними. Функции работы со строками. Функции в C++. Динамическая структура данных. Списки.

Рекомендуемая литература: [2, с. 15-75], [6, с. 13-241], [7, с. 44-270], [14].

Методические указания

Необходимо усвоить правила пунктуации в языке C++, структуру программ на C++, стандартные функции для ввода и вывода информации на экран. Изучить переменные с индексами, одномерные и двумерные массивы, операции с матрицами. Усвоить формальные и фактические параметры при создании собственных функций. Иметь представление о символьном, строковом, потоковом, блоковом и форматированном и вводе-выводе, а также о структуре, двунаправленном списке и шаблонах.

3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Перечень лабораторных работ

1. Знакомство с языком C++. Основные функции (4 часа).

2. Программирование с использованием основных операторов языка C++. Работа с массивами (4 часа).

3.2. Методические указания по выполнению лабораторных работ

Целью лабораторных работ является знакомство с языком C++, а так же приобретение практических навыков по программированию на языке C++ с использованием основных операторов и функций (математических, логических). Основные рекомендации по выполнению и оформлению лабораторных работ представлены в учебно-методическом пособии по лабораторным работам [15].

4. КУРСОВАЯ РАБОТА

4.1. Методические указания по выполнению курсовой работы

Основной целью курсовой работы, выполняемой в 1 семестре, является закрепление теоретических знаний по дисциплине «Информатика», а также практических навыков по программированию на языке C++.

Содержание и объем курсовой работы

Необходимо разработать программу на языке C++ в соответствии с заданиями, приведенными ниже, номер задания выбирается по шифру зачетки студента.

Задание на курсовую работу считаются выполненными, если имеется отчёт и exe-файл программы.

Отчёт по курсовой работе должен содержать:

1) титульный лист;

2) цель работы;

3) формулировку заданий;

4) теоретическую часть;

5) код программы на C++;

6) алгоритм программы, представленный в виде блок-схемы;

7) результаты работы программы;

8) выводы по работе;

9) список литературы.

Каждый вариант ИДЗ состоит из одного задания на создание собственной функции.

Для курсовой работы имеется 10 вариантов. Вариант задания выбирается в соответствии с последней цифрой шифра зачетной книжки студента, 0 соответствует 10-му варианту. Например, для шифра З-8А11/01 должен быть выбран вариант 1, а для шифра З-8А10/10 – вариант 10.

Курсовые работы выполняется в соответствии с графиками ИДО. Если студенты обучаются по классической заочной форме (КЗФ), то выполненные курсовые работы высылаются в адрес ТПУ по почте
(e-mail: stepte@tpu.ru) или заносятся лично на кафедру интегрированных компьютерных систем управления (ИКСУ) по адресу пр. Ленина, 2, 10-й учебный корпус, ауд. 102. Если студенты обучаются с использованием дистанционных образовательных технологий (ДОТ), то выполненные курсовые работы высылаются в диспетчерскую службу ИДО.

4.2. Варианты заданий курсовой работы

Вариант 1

Даны действительные числа S, T. Создать собственную функцию для расчёта выражения: . Оценить область определения заданной функции.

Используя функцию F (A ,B ,С ) для заданных значений чисел S и T найти: .

Вариант 2

Используя функцию G (A ,B ) для заданных значений чисел S и T найти: .

Вариант 3

Дано действительное число Y. Создать собственную функцию для расчёта выражения: . Оценить область определения заданной функции.

Используя функцию T (X ) для заданного значения числа Y найти: .

Вариант 4

Даны действительные числа A, B, C. Создать собственные функции для расчёта максимального из двух переменных MAX 2 и трёх переменных MAX 3. Вычислить значение выражения:

Вариант 5

Используя функцию H (A ,B ) для заданных значений чисел S и T найти: .

Вариант 6

Даны действительные числа x, y, z. Создать собственную функцию для расчёта максимального из трёх переменных max (a, b, c ). Вычислить значение выражения, используя функцию max (a, b, c ):

Вариант 7

Даны действительные числа S, T, A 0, …, A 12. Создать собственную функцию для расчёта выражения: . Используя функцию P (X ), найти значение выражения: .

Вариант 8

Даны действительные числа A 0, …, A 6. Создать собственную функцию для расчёта выражения: . Используя функцию P (X ) для x =1, 3, 4 найти значение выражения: .

Вариант 9

Даны натуральные числа m, n и целые числа А 1, ..., A n; B 1, ..., B m; C 1, ..., C 10. Создать собственную функцию для расчёта минимума из массива чисел MIN (L ). Вычислить значение выражения, используя функцию MIN (L ): .

Вариант 10

Даны натуральные числа k, n, m и действительные числа Х 1, ..., X k, Y 1, ...,Y n, Z 1, ..., Z m. Создать собственную функцию для расчёта максимума из массива чисел MAX (L ). Вычислить значение выражения, используя функцию MAX (L ):

5. ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ

После завершения изучения дисциплины студенты сдают зачёт и по курсовой работе – дифференцированный зачет.

При определении результата зачёта учитываются результаты выполненных лабораторных работ.

5.1. Теоретические вопросы для подготовки к зачёту

1. Предмет информатики. Основные определения и термины.

2. История развития вычислительной техники.

3. Устройство компьютера и принцип его работы.

4. Арифметико-логическое устройство, устройство управления, память.

5. Логическое устройство компьютера.

6. Системы счисления, применяемые в ЭВМ.

7. Двоичная система счисления.

8. Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления (СС), связь их с двоичной системой.

9. Представление чисел в прямом, обратном и дополнительном кодах.

10. Формат чисел с фиксированной запятой.

11. Структурное программирование. Основные особенности и недостатки.

12. Объектно-ориентированное программирование. Основные особенности и недостатки.

13. Обобщённое программирование. Основные особенности и недостатки.

14. Язык C++. История развития.

15. Комментарии, идентификаторы и константы в С++. Запись арифметических выражений.

16. Типы данных в C++.

17. Ввод и вывод данных. Условные операторы.

18. Операторы цикла, перехода, выбора. Матрицы.

19. Переменные типа «char» и операции с ними.

20. Функции работы со строками. Функции.

5.2. Практические задачи для подготовки к зачёту

1. Перевести в десятичную систему счисления (СС) двоичное число 110111.11.

2. Перевести число 7713.24 из десятичной СС в восьмеричную СС, затем из восьмеричной СС в двоичную СС.

3. Найти сумму в обратном и дополнительном кодах:

(-0.1101010) + (0.0100111) =?

4. Перевести в десятичную систему счисления (СС) двоичное число 1111.01.

5. Перевести число 1259.17 из десятичной СС в восьмеричную СС, затем из восьмеричной СС в двоичную СС.

6. Найти сумму в обратном и дополнительном кодах:

(-0.1110110) + (0.0011111) =?

7. Перевести в десятичную систему счисления (СС) двоичное число 1011101.01.

8. Перевести число 10462.345 из десятичной СС в восьмеричную СС, затем из восьмеричной СС в двоичную СС.

9. Найти сумму в обратном и дополнительном кодах:

(-0.1100110) + (0.0011101) =?

10. Перевести в десятичную систему счисления (СС) двоичное число 11110.11.

11. Перевести число 8464.36 из десятичной СС в восьмеричную СС, затем из восьмеричной СС в двоичную СС.

12. Найти сумму в обратном и дополнительном кодах:

(-0.1011110) + (0.0111101) =?

13. Перевести в десятичную систему счисления (СС) двоичное число 11001.011.

14. Перевести число 3724.45 из десятичной СС в восьмеричную СС, затем из восьмеричной СС в двоичную СС.

15. Найти сумму в обратном и дополнительном кодах:

(-0.100111) + (0.111101) =?

16. Перевести в десятичную систему счисления (СС) двоичное число 110011.11.

17. Перевести число 5134.025 из десятичной СС в восьмеричную СС, затем из восьмеричной СС в двоичную СС.

18. Найти сумму в обратном и дополнительном кодах:

(-0.001101) + (0.101111) =?

19. Перевести в десятичную систему счисления (СС) двоичное число 101101.101.

20. Перевести число 731.025 из десятичной СС в восьмеричную СС, затем из восьмеричной СС в двоичную СС.

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1. Литература обязательная

1. Алексеев А.П. Информатика 2001. – М.: Солон-Р, 2001. – 364 с.

2. Ален И. Голуб. Правила программирования на Си и Си++: пер. с англ. – М.: Вильямс, 2001. – 241 с.

3. Андреева Е., Фалина И. Информатика: Системы счисления и компьютерная арифметика. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 1999. – 256 с

4. Брукшир Дж. Информатика и вычислительная техника. – СПб.: Питер, 2004. – 620 с.

5. Велихов А.А. Основы информатики и компьютерной техники: уч. пособие. – М.: Солон-Пресс, 2003. – 544 с.

6. Королёв Л.Н., Миков А.И. Информатика. Введение в компьютерные науки: учеб. – М.: Высш. шк., 2003. – 341 с.

7. Павловская Т.А. С/С ++. Программирование на языке высокого уровня: учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2010. – 461 с.

8. Прата С. Язык программирования С++. Лекции и упражнения.– СПб.: Питер, 2003. – 645 с.

9. Информатика. Базовый курс/ С.В. Симонович и др. – СПб.: Питер, 2001. – 640 с.

6.2. Литература дополнительная

10. Бабэ Б. Просто и ясно о Borland C+: пер. с англ.– М.: Бином, 1995. – 400 с.

11. Березин Б.И. Начальный курс C и C+ / Б. И. Березин, С. Б. Березин. – М.: Диалог-МИФИ, 2001. – 288 с.

12. Острейковский В. А. Информатика: учебник. – М.: Высшая школа, 2000. – 511 с.

13. Фейсон, Тед. Объектно-ориентированное программирование на Borland C++ 4.5: пер. с англ. – 4-е изд. – Киев: Диалектика, 1996. – 544 с.

6.3. Учебно-методические пособия

14. Мамонова Т.Е. Информатика. Общая информатика. Основы языка C++: учебное пособие / Т.Е. Мамонова; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 202 с.

15. Мамонова Т.Е. Информатика. Программирование на C++: учебно-методическое пособие / Т.Е. Мамонова; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 111 с.

6.4. Программное обеспечение и Internet-ресурсы

16. Учебный курс. Программирование на C++.– URL: ips.ifmo.ru/ courses/cpp/index.htm/ (дата обращения: 12.09.2011).

17. Электронный учебник по информатике и программированию на языке высокого уровня. 2011.– URL: kuzelenkov.narod.ru/mati/book/informat_prog.html (дата обращения: 14.09.2011).

18. Программное обеспечение. Borland C++ v.5.02.– URL: portal.tpu.ru/SHARED/s/STEPTE (дата обращения: 14.09.2011).

Учебное издание

ИНФОРМАТИКА

Методические указания и индивидуальные задания

Составитель

МАМОНОВА Татьяна Егоровна

Рецензент

кандидат технических наук,

доцент кафедры ИКСУ ИК

В.Н.Шкляр

РедакторС.В. Ульянова

Компьютерная версткаТ.И. Тарасенко