Цели и задачи курса «Информатика». Предмет, объекты и составные части информатики. Физические и математические аспекты информации. Систе

Тема 8. Организация вычислений в электронных таблицах

            Структурирование  таблицы - это управление степенью  детализации отображения данных  с помощью создания структуры.  Благодаря структуре часть данных  можно скрыть, но можно в любой  момент снова вывести на экран.  Обычно от скрытых частей таблицы на экране остаются итоговые записи, называемые промежуточными итогами.  
            При структурировании будут использоваться названия полей и записи. Чтобы создать структуру, войдите в меню Данные - Группа и структура - Создание структуры.  
            Структура документа - это средство, которое позволяет управлять сокрытием или выводом на экран частей рабочего листа. Слева от таблицы с итогами располагаются символы структуры — кнопки «+» и «-».  
Кнопка «- » (символ сокрытия деталей) позволяет скрыть группу данных. Кнопка «+» (символ показа деталей), которая появляется после сокрытия данных, позволяет их восстановить.  
            К символам структуры относятся и кнопки с изображением цифр («1», «2», ...), обозначающие уровни структуры. Если нажать кнопку с номером уровня, то будут скрыты детальные данные этого уровня и всех низших.  
            В большинстве случаев Excel в состоянии сам разобраться в созданном вами списке и предложить конкретный вариант структуры. Однако возможны случаи, когда пользователь должен самостоятельно выбрать строки и столбцы, которые войдут в структуру.  
         Чтобы создать структуру вручную, нужно выделить строки (столбцы), которые войдут в структуру, то есть будут сворачиваться, и после выполнить команду меню Данные - Группа и Структура – Группировать. А чтобы разобрать созданную структуру, необходимо выбрать другую команду: Данные - Группа и Структура - Разгруппировать.  
Промежуточные итоги. Подведение различных итогов - один из способов обработки списка. Для получения итоговой информации в Excel используется команда Данные/Итоги, которая позволяет применить одну из итоговых функций к некоторому полю или полям. При этом итоги могут быть сформированы не только ко всему списку, но и к отдельным группам записей, имеющих одинаковые значения по одному из полей. Перед выполнением команды Итоги список должен быть отсортирован по тому полю, по которому предусматривается группирование записей. После сортировки можно подвести итоги по списку в целом и итоги по группам записей. Команда Данные/Итоги... вызывает диалоговое окно Промежуточные итоги, содержащее три поля ввода.  
            В поле ввода «При каждом изменении в» указывается (выбирается из раскрывающегося списка) то поле, по которому группируются записи для получения промежуточных итогов. В списке поля ввода «Операция» выбирается функция, вычисляющая итоги.  
            Для подведения итогов по числовым полям используются следующие функции: Сумма, Среднее, Максимум, Минимум, Произведение, Кол-во чисел и функции, вычисляющие отклонение от среднего.  
            Для подведения итогов по нечисловым полям используется по умолчанию операция Кол-во значений, вычисляющая количество записей. В поле ввода «Добавить итоги по» выделяются (левой кнопкой мыши) столбцы, по которым подводятся итоги.  
            Кроме итоговых строк, команда Данные/Итоги... формирует так называемую структуру, которая соответствует группировке данных для вычисления промежуточных и общих итогов.  
            Консолидация данных. Консолидация данных — средство, позволяющее объединять данные из областей-источников и выводить их в область назначения. При консолидации данных могут использоваться различные функции: суммирования, расчета среднего арифметического, определения максимального и минимального значений и т. п.  
            Консолидацию можно выполнять без создания связей с исходными данными или с созданием связей. Во втором случае Excel автоматически корректирует итоговые данные при их изменении. Для этого необходимо выделить первый интервал ячеек для консолидации на соответствующем листе ЭТ и нажать в окне Консолидация кнопку Добавить. Затем повторить те же действия для других интервалов ячеек, которые необходимо консолидировать.  
            Сводные таблицы. С помощью сводных таблиц можно быстро и без труда обобщать большие объемы данных.  
Сводная таблица представляет собой интерактивную форму, которая состоит из следующих компонентов.

• Поля строк и поля столбцов. Это поля, которые составлены из данных исходного списка.
• Элемент. Поля сводной таблицы распадаются на подкатегории, называемые элементами.
• Поле страницы. Это также поле исходного списка, которому в сводной таблице задана ориентация страницы.
• Поле данных. Поле из состава исходного списка, на основе которого формируются обобщаемые данные сводной таблицы, называется полем данных.
• Область данных. Это часть сводной таблицы, которая содержит итоговые данные. Значения в области данных формируются на основе данных записей исходного списка. Ячейки в области данных отображают обобщенные данные по элементам полей строк и столбцов.
• Раскрывающиеся списки поля. Эти списки представлены стрелками в правой части каждого поля. Щелкнув такую стрелку, можно выбрать элементы, которые требуется отобразить.

Тема 9. Работа с диаграммами. Типы диаграмм.  
Работа с диаграммами. Типы диаграмм. Мастер диаграмм.  
Настройка диаграмм. Редактирование диаграмм.

              Данные электронной  таблицы можно представить в  графическом виде. Excel поддерживает  различные типы диаграмм, каждый  из которых имеет несколько  подтипов. Выбор типа и подтипа диаграммы зависит от ее назначения и должен обеспечивать наилучшее представление данных.  
            Ряд данных – это группа ячеек с данными в пределах отдельной строки или столбца. Диаграмма – это вставной объект, представляющий собой графическое изображение на основе ряда данных внедренный на один из листов рабочей книги. На одной диаграмме можно отображать несколько рядов данных. Диаграмма может располагаться на том же листе, на котором находятся данные, или на другом. Диаграмма сохраняет связь с данными, на основе которых она построена, и при обновлении этих данных автоматически меняет свой вид. Диаграммы бывают двух видов: стандартные и нестандартные. Для построения диаграмм используют Мастера диаграмм. Работа Мастера диаграмм состоит из 4 шагов. Первый шаг – выбор вида и формы, второй шаг – выбор данных, по которым будет построена диаграмма, третий шаг – оформление диаграммы, четвертый шаг – размещение диаграммы. Диаграмма состоит из: графика (ряды данных), оси координат, заголовок диаграммы, область построения и т.д. Готовую диаграмму можно редактировать.  
            Основные типы диаграмм любой электронной таблицы:  
            Гистограмма (столбчатая, или столбиковая, диаграмма) представляет собой набор вертикальных столбиков, высота которых определяется значениями данных. Гистограмма применяется для отображения одного или нескольких рядов данных и обычно используется для сопоставления числовых данных, а также для представления изменения данных во времени или по категориям.  
            Линейчатая диаграмма — это гистограмма, столбики которой располагаются не вертикально, а горизонтально.  
            График представляется в виде сглаженной или ломаной линии, соединяющей точки, соответствующие значениям данных. Для некоторых видов графиков значения данных изображаются в виде маркеров.  
            Круговые диаграммы используются для представления одного ряда данных, они демонстрируют соотношение между целым и его частями и отвечают на вопрос, какую часть целого составляет тот или иной его компонент. Каждое значение на круговой диаграмме представляется в виде сектора круга. Угол сектора пропорционален доле представляемого значения в общей сумме всех значений. Для каждого значения ведется автоматический пересчет в проценты, которые затем могут быть отмечены на диаграмме.  
            Точечная диаграмма (XY-точечная) отображает взаимосвязь между числовыми значениями в нескольких рядах в координатах XY. При подготовке данных в первом ряду помещаются значения аргумента (ось X), во втором (и последующих рядах) — значения функции (функций), соответствующие значениям аргумента из первого ряда данных и откладываемые по оси Y.  
            Смешанные (комбинированные) типы диаграмм позволяют построить диаграмму с двумя осями и расположить на одной диаграмме данные различных типов. При создании диаграммы смешанного типа возникают две группы рядов. Одна группа - гистограммы, другая может быть графиком, диаграммой с областями или XY-точечной.  
            Большинство диаграмм Excel допускает как плоский, так и объемный варианты.  
        Перед вызовом Мастера диаграмм рекомендуется выделить ряды данных, по которым будет строиться диаграмма. Выделенная область должна содержать ряды с числовыми данными для создания собственно диаграммы; в нее также можно включить текстовые наименования строк и столбцов таблицы для оформления диаграммы.  
            Готовую диаграмму можно изменить. Она состоит из набора отдельных элементов, таких, как сами графики (ряды данных), оси координат, заголовок диаграммы, область построения и прочее. При щелчке на элементе диаграммы он выделяется маркерами.  
            РЕДАКТИРОВАНИЕ ДИАГРАММ. Объектами диаграммы являются: область диаграммы; область построения диаграммы; ряды данных, название диаграммы; ось категорий; название оси категорий; ось значений; название оси значений; легенда; линии сетки.  
            В процессе редактирования диаграммы возможно изменение типа и подтипа диаграммы, исходных данных, параметров диаграммы. Для каждого из этих изменений вызывается соответствующий шаг Мастера диаграмм, в окне которого выполняются изменения. Под редактированием диаграммы понимается также форматирование отдельных объектов диаграммы: изменение цвета, шрифта, границы, заливки и т.д.  
            Для внесения изменений в диаграмму, расположенную на одном листе с исходными данными, прежде всего, следует ее активизировать посредством щелчка левой кнопки мыши в любом месте диаграммы, свободном от ее элементов.  
            С помощью электронных таблиц можно решать две типичные задачи: построение графиков и решение уравнений с одним неизвестным.  
            Для построения графика функции необходимо сначала построить таблицу ее значений при различных значениях аргумента, причем обычно аргумент изменяется с фиксированным шагом. Шаг выбирают небольшим, чтобы таблица значений функции отражала ее поведение на интервале табуляции.  
            Для построения графика функции выделим диапазон ячеек, содержащий таблицу значений функции и ее аргумента, и вызываем Мастера диаграмм.

Тема 10. Организация и ведение  данных списка в Excel.  
Работа с таблицами как с базой данных. Использование автофильтра, расширенного фильтра. Сортировка данных. Промежуточные итоги. Консолидация данных.  
Построение сводных таблиц

Список в Excel - это специальным образом организованная таблица, первая (заглавная) строка которой  содержит заголовки столбцов (имена  полей), а все остальные строки - однотипные записи.  Каждая строка является элементом списка.

Формы для ввода и редактирования данных. Форма - способ отображения данных, когда на экране располагаются поля только одной записи-строки.

Для работы с  формой нужно выбрать пункт меню Данные/Форма..., предварительно выделив  любую ячейку списка.

Доступ к  вычисляемым полям блокирован. Значения этих полей автоматически заполняются на основе информации, содержащейся в таблице. Кроме полей, форма содержит индикатор номера записи и ряд кнопок справа от полей ввода.

Нажатие кнопки Критерии обеспечивает переход в режим поиска данных по критериям. В качестве критериев используются как значения полей, так и условия на значения полей. Когда используется несколько критериев  поиска, программа находит только те элементы, которые удовлетворяют всем указанным условиям.

Сортировка списка. Сортировка — упорядочение данных по возрастанию или убыванию.

Для выполнения быстрой сортировки (по одному ключу) используются кнопки на панели инструментов Стандартная. Ключом сортировки в этом случае является столбец с текущей ячейкой.

В Excel можно реализовать многоуровневую сортировку. В трех строках ввода диалогового окна Сортировку диапазона последовательно задаются ключи сортировки — имена полей (столбцов), по которым сортируются данные.

На каждом из следующих уровней сортировка применяется к группам записей (строк), имеющих одинаковые значения ключа для предыдущего уровня сортировки.

Фильтрация  данных. Фильтрация это – выделение подмножества общего набора записей из БД. В ЭТ Excel существуют автофильтр и расширенный фильтр. При использовании автофильтра  для каждого поля БД автоматически создается набор стандартных фильтров, доступных через раскрывающиеся списки. Раскрывающие кнопки этих списков отображаются возле поля заголовка каждого столбца (Все, Первые 10, Условие, …). При применении фильтра записи, не попадающие в отобранное подмножество, скрываются и не отображаются. Общее число записей БД и число отобранных записей отображается в строке состояния программы. Исходные номера записей сохраняются, но отображаются другим цветом (голубым). Таким же цветом изображается  заголовок поля, по которому была выполнена фильтрация.

Расширенная фильтрация. Этот вид фильтрации применяется в том случае, когда необходимо создать копию соответствующих записей для того, чтобы диаграмма не зависела от смены критериев фильтрации. Расширенный фильтр оперирует с двумя БД одинаковой структуры. Расширенный фильтр применяется, если в отборе участвуют более двух критериев (условий поиска) или если при сравнении используются результаты вычислений. Запись в БД условий может содержать пустые поля. Каждое непустое поле задает определенное условие фильтрации. Для текстовых полей требуется совпадение поля в БД с заданным здесь значением. Для числовых полей можно также указывать знаки сравнения. Условия, заданные в пределах одной записи, должны выполняться одновременно. Метки (заголовки) столбцов преобразуются в раскрывающиеся списки (кнопки - стрелки), в которых можно задавать нужные критерии для поиска данных,                                                     

В условиях поиска для текстовых полей можно задавать символы шаблона: * для указания любой последовательности символов, ? для представления любого одного символа.

Сброс одного из фильтров осуществляется выбором опции Все раскрывающегося списка этого фильтра.

Для фильтрации базы данных по сложным критериям используется расширенный фильтр. Он позволяет вывести результат в другое место рабочего листа, не затронув область самой БД, а также получить фрагмент базы данных, состоящий из нескольких заданных полей.

Для использования расширенного фильтра следует:

·  выделить область БД;

·  задать Данные—Фильтр—Расширенный фильтр;

·  в диалоговом окне Расширенный фильтр в поле Исходный диапазон: указать интервал ячеек, содержащий область БД;

·  поле Диапазон условий: указать интервал ячеек, содержащий область критериев;

·  в группе Обработка определить, будет ли фильтрация списка выполняться на том же месте или результат будет помещен в другое место рабочего листа. В последнем случае в поле Поместить результат в диапазон: необходимо задать интервал ячеек, где предполагается разместить отфильтрованные записи (достаточно указать первую ячейку выходного интервала); нажать кнопку ОК.

Тема 11. Основы алгоритмизации и программирования. Алгоритмы. 
Обзор языков программирования. Обзор объектно-ориентированных программ и технологий программирования.            

  Алгоритмом называется четкое описание последовательности действий, которые необходимо выполнить для решения задачи. Разработать алгоритм решения задачи означает разбить задачу на последовательно выполняемые шаги (этапы).  
          Основные свойства алгоритма:

• детерминированность (определенность) — обязательное получение результата при заданных исходных данных;
• дискретность — представление процесса в виде отдельных элементарных шагов, логическая взаимосвязь выполнения которых исполнителем (человеком или машиной) не вызывает сомнения;
• массовость — возможность выполнения с различными исходными данными;
• результативность — обязательное получение конечного результата, пусть даже не совпадающего с ожиданиями и предположениями (отрицательный результат — это тоже результат).

Особенности алгоритма:

• ввод — наличие некоторых исходных данных, известных до начала работы;
• конечность — завершение за конечное число шагов;
• определенность — каждый шаг алгоритма должен быть однозначным (не может содержать двусмысленности); последующие действия предусматриваются для всех возможных исходов предыдущих;
• эффективность — все выполняемые действия должны быть реализуемыми в приемлемый отрезок времени;
• вывод — алгоритм обязан выдавать определенную информацию по его завершении.

            Последовательность  предписаний с указанием порядка  их выполнения называется программой.  
            В языках программирования предписание о выполнении некоторой операции называйся оператором.  
            Всякое действие производится над некоторыми объектами, и о его результатах можно полностью судить по изменению состояния этих объектов. Один из видов объектов - переменная.  
            Разработанный алгоритм можно зафиксировать несколькими способами: на естественном языке; в виде блок-схемы; на алгоритмическом языке.  
            Блок-схемой называется наглядное графическое изображение алгоритма, когда отдельные действия (этапы) алгоритма изображаются при помощи различных геометрических фигур (блоков).  
            Выполнение программ (интерпретаторы и компиляторы). Программа, составленная на алгоритмическом языке, не может быть непосредственно выполнена ЭВМ. Перевод программы с алгоритмического языка на машинный осуществляется ЭВМ с помощью специальной программы, которая носит название транслятор. В программе-трансляторе «заложены» все правила алгоритмического языка и способы преобразования различных его конструкций на машинный язык.  
            Для того, чтобы процессор мог выполнить программу, эта программа и данные, с которыми она работает должны быть загружены в оперативную память.  
            Необходимо, чтобы в оперативной памяти находилась программа переводчик (транслятор), автоматически переводящая с языка программирования на машинный язык. Компьютер может выполнять программы только на том языке программирования, транслятор которого размещен в оперативной памяти компьютера.  
            Трансляторы языков программирования бывают двух типов: интерпретаторы и компиляторы. Интерпретатор — это программа, которая обеспечивает последовательный «перевод» инструкций программы на машинный язык с одновременным их выполнением. Достоинством интерпретаторов является удобство отладки программы (поиска в ней ошибок), т.к. возможно «пошаговое» ее исполнение, а недостатком — сравнительно малая скорость выполнения.  
            Компилятор действует иначе, он переводит весь текст программы на машинный язык и сохраняет его в исполняемом файле (обычно с расширением .ехе). Затем этот уже готовый к исполнению файл, записанный на машинном языке, можно запускать на исполнение многократно. Достоинством компиляторов является большая скорость выполнения программы, а недостатком — трудоемкость отладки, т.к. невозможно пошаговое выполнение программы.  
            Современные системы программирования и, в том числе Visual Basic, позволяют работать как в режиме интерпретатора, так и компилятора.  
            Основные структуры алгоритмов — это ограниченный набор блоков и стандартных способов их соединения для выполнения типичных последовательностей действий.  
            Структурный подход предполагает использование только нескольких основных структур, комбинация которых дает все многообразие алгоритмов и программ.  
            К основным структурам относятся: Линейная, Разветвление, Циклическая.  
            Линейная структура это - последовательное размещение блоков и групп блоков. В программе реализуется последовательным размещением операторов.  
            Разветвление - применяется, когда в зависимости от условия нужно выполнить либо одно, либо другое действие.  
            Циклическая структура применяется при необходимости выполнить какие-либо вычисления несколько раз при выполнения некоторого условия. Тело цикла — та последовательность действий, которая выполняется многократно (в цикле). Начальные присвоения — задание начальных значений тем переменным, которые используются в теле цикла  
            К операторам управления ходом ВП относятся: условные операторы, операторы перехода, операторы цикла, операторы прерывания и окончания ВП.  
            Операторы ввода/вывода обеспечивают одноименные действия, связанные с передачей значений объектов либо для переработки, либо для фиксации результатов.