Тема: Автоматическая обработка информации. Машина Поста. 10 класс
учебно-методический материал по информатике и икт на тему

Слайд 1

Автоматическая обработка информации Информатика 10 класс

Слайд 2

В 30-х годах XX века возникает новая наука — теория алгоритмов. Вопрос, на который ищет ответ эта наука: для всякой ли задачи обработки информации может быть построен алгоритм решения? Но чтобы ответить на этот вопрос, надо сначала договориться об исполнителе, на которого должен быть ориентирован алгоритм.

Слайд 3

Английский ученый Алан Тьюринг предложил модель такого исполни­теля, получившую название «машина Тьюринга». По замыслу Тьюринга, его «машина» является универсальным исполнителем об­работки любых символьных последовательностей в лю­бом алфавите.

Слайд 4

Практически одновременно с Тьюрингом (1936-1937 гг.) другую модель алгоритмической машины описал Эмиль Пост. Машина Поста работает с двоичным алфавитом и несколько проще в своем «устройстве». Можно сказать, что машина Поста является частным слу­чаем машины Тьюринга. Однако именно работа с двоич­ным алфавитом представляет наибольший интерес, по­скольку, как вы знаете, современный компьютер тоже ра­ботает с двоичным алфавитом.

Слайд 5

Ал­горитм, по которому работает машина Поста, будем на­зывать программой. Договоримся о терминологии: под словом «програм­ма» мы всегда будем понимать алгоритм, записанный по строгим правилам языка команд исполнителя — на языке программирования для данного исполнителя.

Слайд 6

Опишем архитектуру машины Поста. Име­ется бесконечная информационная лента, разделенная на позиции — клетки. В каждой клетке может либо сто­ять метка (некоторый знак), либо отсутствовать (пусто). v v v v v Вдоль ленты движется каретка — считывающее устройство. На рисун­ке она обозначена стрелкой. Каретка может передвигаться шагами: один шаг — смещение на одну клетку вправо или влево. Клетку, под которой установлена каретка, будем называть текущей. Каретка является еще и процессором машины. С ее помощью машина может: • распознать, пустая клетка или помеченная знаком; • стереть знак в текущей клетке; • записать знак в пустую текущую клетку.

Слайд 7

Если произвести замену меток на единицы, а пустых клеток — на нули, то информацию на ленте можно будет рассматривать как аналог двоично­го кода телеграфного сообщения или данных в памяти компьютера. Существенное отличие каретки-процессора машины Поста от процессора компьютера состоит в том, что в компьютере возможен доступ процессора к ячейкам памяти в произвольном порядке, а в машине Поста — только последовательно.

Слайд 8

Назначение машины Поста — производить преобразования на инфор­мационной ленте. Исходное состояние ленты можно рассматривать как исходные данные задачи, конечное состояние ленты — результат реше­ния задачи. Кроме того, в исходные данные входит информация о началь­ном положении каретки.

Слайд 9

Система команд машины Поста Команда Действие n ← m Сдвиг каретки на шаг влево и переход к выполнению команды с номером m n → m Сдвиг каретки на шаг вправо и переход к выполнению команды с номером m n v m Запись метки в текущую пустую клетку и переход к выполнению команды с номером m n ↕ m Стирание метки в текущей клетке и переход к выполнению команды с номером m n ! Остановка выполнения программы n ? m,k Переход в зависимости от содержимого текущей клетки: если текущая клетка пустая, то следующей будет выполняться команда с номером m , если непустая – команда с номером k

Слайд 10

П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины

Слайд 11

П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины V V V V

Слайд 12

П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины

Слайд 13

П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины

Слайд 14

П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки. v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины

Слайд 15

v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки.

Слайд 16

v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки.

Слайд 17

v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки.

Слайд 18

v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки.

Слайд 19

v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки.

Слайд 20

v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины v П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки.

Слайд 21

v v v v v Команда Действие 1 ↕ 2 Стирание метки; переход к следующей команде 2 → 3 Сдвиг вправо на один шаг 3 ? 2 , 4 Если клетка пустая, то переход к команде 2, иначе – к команде 4 4 ← 5 Сдвиг влево на шаг (команда выполнится , когда каретка выйдет на первый знак группы) 5 v 6 Запись метки в пустую клетку 6 ! Остановка машины П ример программы решения задачи на машине Поста Исходное состояние показано на рисунке. Машина должна стереть знак в текущей клетке и присоединить его слева к группе знаков, расположен­ных справа от каретки.

Слайд 22

В процессе выполнения приведенной программы многократно повторя­ется выполнение команд с номерами 2 и 3. Такая ситуация называется циклом. Напомним, что цикл относится к числу основных алгоритмичес­ких структур вместе со следованием и ветвлением.

Слайд 23

Домашнее задание: Учебник стр. 74 №1, 2

Слайд 24

Источники http://images.yandex.ru/yandsearch?rpt=simage&ed=1&text=% D0%90%D0%BB%D0%B0%D0%BD%20%D0%A2%D1%8C%D1%8E%D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%B3&p=11&img_url=www.mathcomp.leeds.ac.uk%2Fturing2012%2FImages%2FTuring7.jpg http://ru.wikipedia.org/wiki/ Файл: Emil_Leon_Post.jpg Семакин И.Г., Хеннер Е.К., Информатика и ИКТ 10-11. Издательство БИНОМ Лаборатория знаний, 2009