Обучение языку программирования С++ на примере создания программы работы с бинарными деревьями

21 век – век информационных технологий. Человечество находится на грани пятой информационной революции: переход от механических, электрических средств преобразования информации к электронным, создание и развитие глобальной сети Интернет, а также появление IOT (internet of things) привело к популяризации языков программирования [1]. Как только появились первые вычислительные машины, возникла необходимость управления ресурсами: так возник машинный язык программирования, в котором были лишь те команды, которые были зашиты в процессор. Это был сложный язык, программы, написанный на машинном языке были объемные и трудночитаемые. В последующие годы были попытки создать более удобные с точки зрения программиста языки: создан язык ассемблера, который до сих пор используется (это язык оперирования машинными командами, поэтому называется языком программирования низкого уровня), разработан коммерческий язык Fortran. Но по-настоящему массовым программирование стало с появлением языка BASIC в 1964 году: его разработали преподаватели университета Д.Кемени и Т.Курц для обучения студентов. Через несколько лет – в 1968 году – швейцарский ученый Никлаус Вирт, который преследовал те же цели, что и Кемени и Курц, разработал язык Pascal. Одновременно с этим Кен Томпсон и Деннис Ритчи создали язык Би, который не был успешным, но стал основой для такого языка, как Си – язык, созданный в 1972 до сих пор остается одним из самых популярных [2]. Развитие этого языка приводит к появлению многих других языков: C++, Objective C, C# и др. В наши дни компьютерные программы задействованы в различных сферах жизни человека. Так, например, простые программы используются в лифтах, микроволновых печах и холодильниках, благодаря более сложным программам люди могут общаться на расстоянии, используя смартфоны и компьютеры, а благодаря программам, которые имитируют нейронные сети, т.н. искусственный интеллект, человечество может заранее диагностировать болезни, предупреждать их. Таким образом, навык программирования является полезным жизненным навыком, т.к. даже простая и небольшая программа может сэкономить большое количество времени, например, программа поиска информации в больших объемах данных в библиотеке. Ввиду актуальности данной проблемы целью данной работы является обучение созданию программы на языке C++. В качестве предметной области выбраны бинарные деревья. Для достижения сформулированной цели необходимо выполнить следующие задачи: 1. Изучить предметную область: сформулировать математическую модель бинарных деревьев, определить основные операции по работе с ними; 2. Привести правила по созданию блок-схем как основы программы; 3. Построить блок-схемы для основных операций по работе с бинарными деревьями; 4. Привести основные принципы создания программ на языке C++; 5. Реализовать алгоритмы на языке C++. Объект исследования данной курсовой работы – язык C++, предмет исследования – бинарные деревья. В качестве методов исследования используются анализ и синтез. Структура работы при этом следующая: 1. математическая модель; 2. описание алгоритма; 3. реализация алгоритма; 4. применение деревьев.

В результате выполнения данной курсовой работы достигнута цель, поставленная в начале исследования: поэтапно расписан процесс создания программы на языке C++ для работы с бинарными деревьями. При этом достигнуты все задачи: 1. Сформулирована математическая модель бинарных деревьев, определены основные операции по работе с ними: вставка, поиск, обход; 2. Приведены правила по созданию блок-схем на примере блоков: ввод, вывод, операция, условие, цикл; 3. Построены блок-схемы для основных операций по работе с бинарными деревьями; 4. Приведены основные принципы создания программ на языке C++: команды присвоения, ввода-вывода, условные операторы и циклы; 5. Рассмотренные алгоритмы по работе с бинарными деревьями реализованы на языке С++.

1. Информационная революция / В. В. Кулямин // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. – М.: Большая российская энциклопедия, 2004-2017. 2. Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си. – 2-е изд. – М.: Вильямс, 2007. – С. 304. 3. Бинарные деревья поиска [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://habr.com/ru/post/267855/, свободный. Дата обращения: 01.04.2019. – Загл. с экрана. 4. Двоичное дерево поиска [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Двоичное_дерево_поиска, свободный. Дата обращения: 01.04.2019. – Загл. с экрана. 5. Recursion [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Recursion/, свободный. Дата обращения: 01.04.2019. – Загл. с экрана. 6. Zaki M. J. Scalable algorithms for association mining // IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering. – 2000. – Т. 12, вып. 3. 7. Top-10 data mining algorithms [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://datascientist.one/top-10-data-mining-algorithms/, свободный. Дата обращения: 01.04.2019. – Загл. с экрана. 8. ГОСТ 19.701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. – Москва: Изд-во стандартов, 1992. – 26 с. 9. Операции языка С++ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://cpp-cpp.blogspot.com/2013/10/c_4.html, свободный. Дата обращения: 01.04.2019. – Загл. с экрана. 10. Основные типы данных в С++ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://cppstudio.com/post/271/, свободный. Дата обращения: 01.04.2019. – Загл. с экрана.