Компьютер предназначен для решения разнообразных задач:
научно-технических, инженерных, разработки системного программного
обеспечения, обучения, управления производственными процессами и
т.д. В процессе подготовки и решения на компьютере
научно-технических задач можно выделить следующие этапы:
1. Постановка задачи – формулируется цель решения задачи, подробно
описывается ее содержание; проводится анализ условий, при которых
решается поставленная задача, выявляется область определения
входных параметров задачи.
2. Формальное построение модели задачи – предполагает построение
модели с характеристиками, адекватными оригиналу, на основе
какого-либо его физического или информационного принципа;
анализируется характер и сущность величин, используемых в
задаче;
3. Построение математической модели задачи – характеризуется
математической формализацией задачи, при которой существующие
взаимосвязи между величинами выражаются с помощью математических
соотношений. Как правило, математическая модель строится с
определенной точностью, допущениями и ограничениями;
4. Выбор и обоснование метода решения – модель решения задачи
реализуется на основе конкретных приемов и методов решения. В
большинстве случаев математическое описание задачи трудно перевести
на машинный язык. Выбор и использование метода решения позволяет
свести решение задачи к конкретному набору машинных команд. При
обосновании метода решения рассматриваются вопросы влияния
различных факторов и условий на конечный результат, в том числе на
точность вычислений, время решения задачи на компьютере, требуемый
объем памяти и др.;
5. Построение алгоритма – на данном этапе составляется алгоритм
решения задачи, в соответствии с выбранным методом решения. Процесс
обработки данных разбивается на отдельные относительно
самостоятельные блоки, определяется последовательность выполнения
этих блоков;
6. Составление программы – алгоритм решения переводится на
конкретный язык программирования;
7. Отладка программы – процесс устранения синтаксических и
логических ошибок в программе. В процессе трансляции программы с
помощью синтаксического и семантического контроля выявляются
недопустимые конструкции и символы для данного языка
программирования. Затем проверяется логика работы программы в
процессе ее выполнения с конкретными исходными данными. Для этого
используются специальные методы и отладчики, выполняющие
специальные действия на этапе отладки, такие как удаление, замена
или вставка отдельных операторов или целых фрагментов программы,
вывод промежуточных результатов, изменение значений заданных
переменных и др.
8. Решение задачи на компьютере и анализ результатов. Первоначально
выполняется многократное решение задачи на компьютере для различных
наборов исходных данных. Получаемые результаты анализируются
специалистом, поставившим задачу. Разработанная программа
поставляется заказчику в виде готовой к исполнению машинной
программы. К ней прилагается документация, включающая инструкцию по
эксплуатации.
В задачах другого типа некоторые этапы могут отсутствовать.
Например, проектирование программного обеспечения не требует
построения математической модели.
Все этапы тесно связаны между собой. Например, анализ результатов
может привести к необходимости внесения изменений в программу,
алгоритм, метод решения или даже в постановку задачи.