§ 20. Обработка информации при помощи компьютера

Определения и обозначения

Обработка информации — получение новой информации или изменение формы и содержания уже имеющейся в соответствии с поставленной целью. Например, из списка оценок можно получить среднее значение, а из длинного текста — короткую сводку. Это понятие помогает понять, зачем выполняются действия с данными: они должны привести к нужному результату.

Компьютерная обработка информации — выполнение компьютером операций над данными по заданному алгоритму. Алгоритм — это точное описание порядка действий и правил, по которым решается задача. Такое определение показывает, почему компьютер может обрабатывать данные быстро и точно: ему задают последовательность операций, а не поручают догадаться о цели.

Исходные данные — информация, передаваемая компьютеру для обработки. Они могут быть числами, текстом, изображениями или звуком, если представлены в форме, с которой умеет работать компьютер. Понимание того, что подаётся на вход, помогает определить, какие операции понадобятся для решения задачи.

Результат обработки — данные, полученные после выполнения заданных операций. Их можно вывести на экран или принтер, сохранить либо использовать как входные данные для следующего этапа. Это понятие позволяет проверить, достигнута ли цель и в каком виде ответ нужен пользователю.

Как это устроено

Компьютер обрабатывает не информацию непосредственно, а данные, представленные в подходящей для него форме. Человек может понимать смысл фотографии или сообщения, но устройство выполняет операции над цифровым представлением этих объектов. Поэтому перед обработкой сведения кодируют, а после неё результат при необходимости переводят в удобный человеку вид. Такое представление связывает человеческий смысл с действиями компьютера.

Работа обычно начинается с ввода исходных данных, затем компьютер выполняет заданные операции и формирует результат. Данные вводят с клавиатуры, из файла, с датчика или через другое устройство. После вычислений результат можно вывести, сохранить или передать дальше. Разделение на этапы помогает понять, где искать проблему: в поступивших данных, выполненных действиях или полученном ответе.

Алгоритм нужен потому, что одну задачу часто можно решить несколькими способами, но компьютеру требуется однозначный порядок действий. В алгоритме указывают, какие значения сравнивать, что вычислять и как поступать при разных условиях. Если порядок нарушен или правило задано неверно, итог может оказаться неправильным, даже когда компьютер безошибочно выполнил команды. Следовательно, сначала продумывают способ решения, а затем задают его машине.

Программное обеспечение — программы и связанные с ними данные — задаёт компьютеру операции, а технические устройства обеспечивают работу с данными. Клавиатура или сканер могут вводить сведения, процессор выполняет команды, накопитель сохраняет файлы, экран показывает результат. Это распределение нужно, потому что обработка включает не только вычисление, но и получение входных данных, их сохранение и передачу пользователю. Для выполнения задачи устройства и программа должны работать согласованно.

Цель определяет, каким способом обрабатывать одни и те же данные. В текстовом редакторе можно искать слово, менять фрагмент, сортировать строки или переводить текст на другой язык. Для каждого действия нужны свои правила и операции, хотя исходным объектом остаётся один текст. Выбор способа заранее важен: он определяет, какой результат считать полезным и какие шаги включить в алгоритм.

Этапы компьютерной обработки информации

Пользуйся таблицей как схемой: проследи путь данных от ввода до дальнейшего использования. Пример показывает, что у каждого этапа есть своя функция. В конкретной задаче хранение или передача результата могут не понадобиться.

Разбор задач

Задача 1. Компьютер получает два числа и должен вывести их сумму. Нужно определить, что поступает на вход, какое правило применяется и что будет ответом. Это позволяет не смешивать сами значения с действием над ними.

1. Исходные данные — два введённых числа, например 7 и 5.
2. Операция — сложение первого числа со вторым по правилу a + b.
3. Результат вычисления передаётся на вывод, например на экран.

Ответ: исходные данные — 7 и 5, операция — сложение, результат — 12. Если бы числа были другими, изменился бы ответ, но этапы решения остались бы такими же. Значит, алгоритм описывает правило, а не только один пример значений.

Задача 2. В списке оценок нужно найти наибольшую и вычислить среднее значение. Входными данными служат все оценки и их количество. Для ответа недостаточно выполнить одно действие: алгоритм должен пройти по списку и получить два разных результата.

1. Принять первую оценку за текущую наибольшую и начать суммирование.
2. Перебирать остальные оценки: сравнивать каждую с наибольшей и при необходимости заменять её; одновременно прибавлять оценку к сумме.
3. Разделить полученную сумму на число оценок, чтобы вычислить среднее значение.

Ответ: программа выводит наибольшую оценку и среднее арифметическое. Сравнение элементов решает первую часть задачи, а суммирование с делением — вторую. Если список пуст, найти максимум и вычислить среднее нельзя, поэтому алгоритму нужна проверка наличия оценок.

Задача 3. Есть текстовый файл с обращениями клиентов. Нужно найти обращения за выбранный месяц, упорядочить их по дате и вывести число найденных обращений. Входные данные — файл и указание месяца, а ожидаемый ответ включает упорядоченный список и количество записей.

1. Прочитать файл и отобрать записи, дата которых относится к выбранному месяцу.
2. Сохранить отобранные записи как промежуточный результат и упорядочить их по дате.
3. Подсчитать количество отобранных записей и вывести его вместе со списком, если он нужен пользователю.

Ответ: сначала формируется выборка обращений за месяц, затем она сортируется, после чего подсчитывается её размер. Промежуточная выборка становится входом для сортировки и подсчёта. Если подходящих записей нет, итоговое количество равно нулю, а список остаётся пустым.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что компьютер обрабатывает информацию без представления её в виде данных. Такое представление легко упустить, потому что пользователь видит осмысленный текст или изображение, а не цифровую форму. Проверка: назови, что именно поступает в программу на вход и в каком виде компьютер может выполнить над этим операции.

Ошибка — путать исходные данные и результат. Это происходит, когда рассматривают задачу целиком и не отмечают отдельно её этапы. Проверка: укажи, какие значения были заданы до конкретного действия и какие появились после него. Одно и то же значение может быть результатом предыдущего шага и исходным для следующего.

Ошибка — полагать, что компьютер сам выбирает способ решения. Компьютер способен выполнять команды, но не определяет самостоятельно, какой ответ нужен пользователю. Проверка: попробуй описать шаги решения однозначно; если неизвестно, что делать при сравнении или условии, алгоритм ещё не задан полностью.

Ошибка — считать ввод или хранение обработкой. Эти действия часто происходят рядом с вычислениями, поэтому их смешивают, хотя сами по себе они не обязательно изменяют данные. Проверка: спроси, преобразовались ли данные или были ли выполнены операции для получения нового результата. Если их только приняли или сохранили, это этап работы с данными, но не обязательно обработка.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в обработке, нужно знать, что такое информация и данные, а также как компьютер представляет и хранит данные. Связь с алгоритмами и программированием прямая: алгоритм описывает обработку, а программа задаёт компьютеру её выполнение. Эти знания помогают понять, почему решение задачи начинается с определения входных данных и правил действий. Представление об этапах обработки пригодится при изучении баз данных, электронных таблиц и информационных систем, где данные отбирают, преобразуют и используют повторно.

Что запомнить

• Компьютер выполняет операции над данными, представленными в подходящей форме.
• Обработка направлена на получение результата, нужного для решения задачи.
• Исходные данные поступают на вход обработки.
• Алгоритм задаёт порядок и правила действий.
• Программа обеспечивает выполнение алгоритма компьютером.
• Результат можно вывести, сохранить или использовать для следующей обработки.