Информатика

ИНФОРМАТИКА

УЧЕБНИК

Пятое издание

Москва
ИНФРА-М
2009

Министерство образования Российской Федерации

В.А. КАЙМИН

Рекомендовано  
Министерством образования  
Российской Федерации в качестве учебника  
для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по естественно-научным  
направлениям и специальностям

УДК 68.3.06(075.3)
ББК 22.18я73
       К15

Автор: Каймин Виталий Адольфович, профессор, доктор наук, 
магистр права, действительный член Международной Академии 
Информатизации, вице-президент Всемирного Распределенного 
Университета 

Каймин В.А.
Информатика: Учебник. — 5-е изд. — М.: ИНФРА-М, 

2009. — 285 с. — (Высшее образование).

ISBN 978-5-16-002584-1

В учебнике изложены практические и теоретические основы информатики, включая вопросы работы на ЭВМ и в Интернет, а также 
методы решения задач с использованием электронных таблиц, баз 
данных и языков программирования Бейсик и Паскаль.
Учебнику присуждено первое место по разделу «Информатика» 
на конкурсе вузовских учебников Министерством образования Российской Федерации в 1999 г.
Рекомендован Министерством образования Российской Федерации для студентов высших учебных заведений.

ББК 22.18я73

Все права защищены согласно российскому и международному 
авторскому праву. При использовании материалов обязательны 
ссылки с указанием года издания. Использование материалов в 
электронном виде недопустимо без согласия правообладателей: 
http://bak.boom.ru

К15

ISBN 978-5-16-002584-1
© В.А. Каймин, 2001, 2002, 2003, 

2004, 2006

Введение

Информатика — это информационная индустрия и научная дисциплина, связанные с использованием компьютеров и сети Интернет.
Развитие бизнеса, образования, промышленности и общества во
многом зависит от развития Интернет и новейших технологий.
В сети Интернет в настоящее время уже установлено более 50 миллионов серверов, которые доступны с любого персонального компьютера. Общий объем информации в Интернет превышает более триллиона страниц и удваивается каждые полгода.
Академик Глушков еще в 80-х годах говорил о компьютерной
грамотности, что «человек ХХI века, который не будет уметь пользоваться ЭВМ, будет подобен человеку ХХ века, не умевшему ни читать,
ни писать».
Любой человек в возрасте от 6 до 65 лет может освоить работу на
компьютере и в Интернет за считанные дни. Минимальные требования — умения читать и писать, а также искать информацию в книгах
и каталогах.
Если обычная грамотность — это умения читать и писать на родном языке, то компьютерная грамотность — это умения читать и
писать с помощью ЭВМ. Для эффективной работы в международной
сети Интернет одной грамотности недостаточно.
Знакомство с Интернет лучше всего приобрести работая на ЭВМ.
Для этого нужно иметь компьютер, подключенный к сети Интернет,
и путеводитель, позволяющий ориентироваться в глобальной компьютерной сети.
Сеть Интернет зародилась в США в начале 70-х годов, а в 80-х годах
вышла за границы США и стала международной. По этим причинам
английский язык в Интернет с самого начала стал базовым международным языком, объединяющим людей из разных стран.
Сегодня 18 миллионов (14%) россиян являются активными
пользователями Интернет. Согласно федеральной программе информатизации к 2005 г. более 10 миллионов россиян в системе
образования России приобретут навыки работы в Интернет.
Информация на русском языке в Интернет составляет сотни миллионов страниц, размещенных на более 200 тысяч серверов. Пока это всего
около 1% ресурсов Интернет и всей информации, доступной в сети.
Однако этого достаточно для эффективного использования Интернет в развитии бизнеса, науки, экономики и образования —
основных двигателей экономического прогресса и развития новой
отечественной экономики.

Более 90% информации Интернет в настоящее время представлено
на английском языке. Причина — более 60% сетевых ЭВМ, установленных в Интернет, находится в США. Там же — основные производители ЭВМ и разработчики программного обеспечения.
Развитые страны уже приближаются к насыщению в развитии
компьютерных и информационных ресурсов Интернет, предоставляя развивающимся странам доступ к глобальным и национальным
информационным ресурсам.
Равные условия в получении образования и доступа к информационным ресурсам Интернет — новинкам науки, культуры, политики и экономики — это самое главное в том, что Интернет реально
открывает всем людям.
В Российской Федерации с 2003 года персональные ЭВМ установлены во всех средних школах страны без исключения, что создало
базу для обучения компьютерной грамотности и доступа к Интернет
всех учащихся всех российских школ.
Инновациями системы российского образования стал выход российских университетов с российскими программами подготовки на
международный рынок образования с использованием дистанционных технологий обучения.
Работа в Интернет требует умений работать на персональных
компьютерах. Наиболее распространенной моделью персональных
компьютеров являются вычислительные машины IBM PC, выпускаемые в различных странах мира.
Для усвоения навыков читать и писать на персональных компьютерах необходимо освоить возможности операционной системы
Windows или Linux,  а также редакторов текстов и браузеров для поиска и просмотра информации в Интернет.
Для поиска информации в Интернет нужно освоить языки запросов к отечественным и международным поисковым системам, а также
умения читать и интерпретировать результаты поиска информации
на русском и английском языках.
Ученые предупреждают: идет интенсивное развитие компьютерной
индустрии — каждые пять-шесть лет происходит смена ЭВМ, каждые
два-три года — смена программного обеспечения, а ресурсы Интернет
удваиваются два раза в год.
В настоящее время в мире из программного обеспепчения на 52%
компьютеров используется операционная системы Windows и на 32%
компьютеров — операционная система Linux.
По данным фирмы IBM — мирового литера по производству
компьютеров — число пользователей Linux тановится на 30% больше

и в 2007 году Linux станет доминирующей на всем спектре ЭВМ —
от карманных компьютеров до cуперЭВМ.
Информатике как индустрии — пятьдесят лет. За это время появилось
и ушло в небытие четыре поколения ЭВМ, большое число пакетов
программ, операционных систем, устройств ввода, вывода, перфокарты, перфоленты и магнитные диски.
Постоянная смена оборудования, пакетов программ, операционных
систем, вал технических новинок, постоянные изменения происходят в информатике как индустрии все пятьдесят лет ее развития,
а по прогнозам ученых продлятся еще не менее 10–15 лет.
Неизменным в информатике остается базис — принципы организации и обработки данных в вычислительных машинах и сетях,
опирающиеся на аппарат математической логики, теории алгоритмов и дискретной математики.
Особенность информатики как учебной дисциплины состоит в том,
что решения всех учебных задач должны выполняться на ЭВМ
в виде файлов, рисунков, графиков, результатов вычисления или
обработки данных.
Изучение информатики как учебной дисциплины требует обязательной работы на ЭВМ в школе, вузе, на работе или дома. Для этого необходимы персональные компьютеры и подключение к сети Интернет.
Сдача экзаменов и зачетов по информатике может и должна проводиться на ЭВМ. Соответственно для подготовки к экзаменам и
зачетам по информатике практика работы на ЭВМ обязательна
(о чем должны подумать родители).
Простейшие задачи обработки данных на ЭВМ допускают решения с помощью электронных таблиц и баз данных, имеющихся
в операционных системах Windows и Linux. Наиболее распространены
пока электронные таблицы Excel и базы  данных Access.
Решение сложных задач на ЭВМ требует составления алгоритмов
и программ с применением языков программирования. Наибольшее
распространение для обучения информатике получили языки Бейсик
и Паскаль.
В учебном пособии содержится большое число задач, предлагавшихся на занятиях, экзаменах и олимпиадах по информатике в вузах
и школах. Решения всех сложных задач представлены в виде программ для ЭВМ с описаниями алгоритмов на русском языке.
Без понимания алгоритмов на родном языке понимание логики
работы программ и их составление без ошибок практически не возможны, а отладка программ на ЭВМ и получение результатов решения
задач становятся неосуществимы.

Все решения задач представлены с полным комплектом описаний, позволяющих провести исчерпывающий анализ алгоритмов
и программ с изложением доказательств их правильности.
Написание программ для ЭВМ здесь иллюстрируется алгоритмами на русском языке и использованием систематических методов
составления программ, получивших распространение при обучении
информатике в российских школах и вузах.
Основная цель систематических методов — составление алгоритмов и программ с использованием родного языка и обязательным
анализом их правильности для завершения отладки программ на
ЭВМ.
Получение на ЭВМ правильных результатов — главная цель систематических методов составления алгоритмов и программ. Особенно важно это на зачетах и экзаменах по информатике и уж тем более
при решении задач на практике.
Опыт использования систематических методов показал, что все
студенты и школьники, разрабатывая программы вместе с описанием
алгоритмов на родном языке, почти всегда успешно завершают отладку программ на ЭВМ.
Информатику как учебную дисциплину проще всего изучать с
помощью средств Интернет и электронных учебников, доступных в
этой компьютерной сети, и пакетов программ, поставляемых на
компакт-дисках.
Настоящий учебник построен так, что по нему можно изучать
информатику и в школе, и в вузе, и даже дома с использованием
персональных компьютеров типа IBM PC c операционными системами Windows или Linux.
Самостоятельное обучение на ЭВМ требует наличия на компьютере
пакетов программ с операционными системами, редакторами текстов,
системами программирования, а также электронных учебников с
тестами и контрольными вопросами.
Настоящий учебник имеет три версии: 1) бумажную, которую вы
держите в своих руках, 2) электронную, которая записана на компакт-диске, и 3) сетевую, которую можно найти в Интернет по адресу: http://bak.boom.ru
Электронные учебники к настоящему пособию можно найти в
Интернет. Эти учебники позволяют всем самостоятельно подготовиться к сдаче зачетов и экзаменов по информатике и сдать их на
оценки «отлично» или «хорошо» — по выбору.
Главная задача учебника во всех трех версиях — введение в возможности современных компьютеров и сети Интернет, которые

позволят освоить компьютерные средства и усвоить принципы эффективного поиска информации в Интернет.
Настоящий учебник был создан по результатам трех конкурсов
учебников по информатике 1987, 1995 и 1999 годов. Материалы учебника в течение 15 лет апробировались в вузах, школах и учебных
центрах России, Казахстана и Украины.
Первое наше учебное пособие по информатике появилось в 1985 году
одновременно с выходом первого официального школьного учебника
по информатике, который был рассчитан на изучение информатики
без ЭВМ.
Первый наш учебник информатики был создан в 1987 году и после
победы в конкурсе разошелся по школам нашей страны. Он был
рассчитан на обучение компьютерной грамотности и изучение информатики на отечественных персональных ЭВМ.
Феноменальны победы студентов России в Чемпионатах Мира по
Программированию, где стабильно лидируют команды университетов Москвы и Петербурга, а американские университеты в 2003 году
не вошли даже в десятку лучших команд.
Подготовка большого числа российских студентов-программистов
была бы невозможна без их обучения информатике в школах, где
они изучают основы программирования и технологию решения задач
на персональных ЭВМ.
Наш первый учебник до сих пор используется для обучения основам
информатики в школах Москвы и России, поскольку его содержание
соответствует обязательному минимуму обучения по информатике,
принятому в Российской Федерации в 2000 году.
После смены двух поколений персональных ЭВМ и трех операционных систем содержание информатики как учебной дисциплины
наконец стабилизировалось. Курс информатики в школах Российской
Федерации приобрел твердую основу.
Второй наш учебник, признанный одним из лучших на конкурсе
1995 года, был рассчитан на изучение основ информатики в школах
и вузах с обязательным решением задач и сдачей экзаменов на персональных ЭВМ.
Для данного учебника был создан «электронный учебник», который использовался для приема зачетов и экзаменов по курсу информатики на ЭВМ, а также для систематического контроля знаний
в течение учебного года.
Систематический контроль с использованием электронных и бумажных учебников привел к тому, что все студенты и школьники
после работы с ними на ЭВМ успешно сдавали все зачеты и экзамены
на «хорошо» и «отлично».

Все студенты и школьники при этом самостоятельно создавали
стихи, рисунки, базы данных, электронные калькуляции и программы
решения на ЭВМ самых различных задач с обоснованиями правильности получаемых результатов.
Настоящий учебник был признан победителем конкурса вузовских учебников по информатике в 1999 году и рассчитан на изучение
работы на персональных ЭВМ в среде Интернет с наиболее современными операционными системами Windows и Linux.
В настоящем учебнике излагаются систематические методы решения задач с использованием языков программирования Бейсик и
Паскаль с обязательной проверкой их на ЭВМ на примерах школьных, вузовских и олимпиадных задач.
 Неслучайна статистика — регионы, где изучались систематические методы составления алгоритмов и программ, — Москва, Петербург, Самара, Саратов, Нижний Новгород, Вологда — оказались
лидерами Чемпионата мира по программированию.
Электронный учебник для настоящего учебного пособия доступен
всем в Интернет по адресу: http://bak.boom.ru. По этому учебнику
можно познакомиться с контрольными вопросами по информатике
и практикумом по Интернет.
Главная цель Интернет-учебников по информатике в том, чтобы
студенты и школьники могли подготовиться к зачетам и экзаменам
по информатике, используя персональные компьютеры и сеть Интернет.
Автор учебника выражает признательность учителям Москвы,
Подмосковья, Украины и России, оказавшим поддержку новым подходам к преподаванию курса информатики с использованием систематических методов решения задач.
Большой вклад в развитие курса информатики внесли мои соавторы — профессора В.М. Питеркин, Б.С. Касаев, А.М. Нечаев,
В.К. Титов, учителя и методисты — Т.В. Карасева, В.Ю. Куликова,
Е.М. Кузницкий, Н.Д. Угринович.
В создание и апробацию пакетов программ, компьютерных практикумов и электронных учебников большой вклад внесли ученики:
И.Е. Крылов, А.Г. Щеголев, С.В. Каймин, А.Г. Уртминцев, Н.Н. Тютюнников, М.Ю. Тэтюхин, Ю.Н. Горелов, Д.Н. Салатов.

Академик В.А. Каймин

ИНФОРМАЦИЯ И ПЕРСОНАЛЬНЫЕ ЭВМ

1.1. Введение в информатику

Информатика — это информационная индустрия, связанная с использованием персональных компьютеров и сетей ЭВМ. В наступившем
тысячелетии боґльшая часть информации, связанная с деятельностью
людей, будет храниться в памяти ЭВМ.
Обработка, накопление и передача информации происходит не
только в ЭВМ, но и при общении людей, в технических устройствах
и в живых организмах. Новым инструментом передачи информации
в человеческом обществе стала сеть Интернет.
Интернет — это глобальная международная сеть ЭВМ, связывающая
компьютеры во всех странах и континентах, хранящая гигантские
объемы информации и дающая оперативный доступ к этой информации всем людям.
Слово информация происходит от латинского informatio, означающего сведения, разъяснения, пояснения. С содержательной точки
зрения информация — это сведения о ком-то или о чем-то, а с формальной точки зрения — набор знаков и сигналов.
Информация — это сведения о людях, предметах, фактах, событиях
и процессах, независимо от формы их представления. Данное определение зафиксировано в Законе «Об информации, информатизации
и защите информации», принятом в 1995 году.
Передача информации в общении людей — это передача сведений,
данных и сообщений. Передача информации в сети Интернет — это
обмен письмами и электронными документами между людьми и
компьютерами.
Любая совместная деятельность — работа, учеба, игра — построены
на обмене и передаче информации. Практически весь обмен информацией между людьми, находящимися в любом отдалении друг от
друга, может проходить через Интернет.

1

гл а в а

Для живых существ восприятие и передача информации в форме
сигналов — основное отличие от неодушевленных предметов. Языковая форма передачи знаковой информации — основное отличие людей
от других живых существ.
В жизни общества особую роль играют документы. Документ —
информация, зафиксированная на материальном носителе. Все документы и в Интернет, и в ЭВМ имеют электронную форму представления информации.
Возможность записи информации в письменном виде привела к
образованию библиотек, архивов, почтовых служб, а также бюрократии, деятельность которой состоит в накоплении, подготовке
и использовании текстов и документированной информации.
Документированная информация имеет юридическую силу и может
служить для фиксации различных событий, договоров и договоренностей между людьми. Документированная информация — основной вид информации, передаваемой в сети Интернет.
Использование письменности вызвало потребность в грамотных
людях, умеющих читать, писать и излагать свои мысли в письменном виде. В ХХ веке грамотность стала всеобщей — все люди во всех
странах обучаются читать и писать в школах.
Распространение персональных компьютеров и развитие глобальной
сети Интернет привело к возникновению современной формы —