Алгарытм: паняцце, ўласцівасці, структура і віды

Практычна ўсе ў нашым свеце падпарадкоўваецца нейкім законах і правілах. Сучасная навука не стаіць на месцы, дзякуючы чаму чалавецтву вядомая маса формул і алгарытмаў, вынікаючы якім, можна разлічыць і ўзнавіць мноства дзеянняў і будынкаў, створаных прыродай, і ўвасобіць у жыццё ідэі, прыдуманыя чалавекам.

У гэтым артыкуле мы разбяром асноўныя паняцці алгарытму.

Гісторыя з'яўлення алгарытмаў

Алгарытм - паняцце, што з'явіліся ў XII стагоддзі. Само слова "алгарытм" паходзіць ад лацінскай інтэрпрэтацыі імя вядомага матэматыка сярэдняга усходу Мухамеда аль Харэзм, які напісаў кнігу "Пра індыйскім рахунку". У гэтай кнізе апісана, як правільна запісваць натуральныя лікі, выкарыстоўваючы арабскія лічбы, і прыведзена апісанне алгарытму дзеянняў слупком над такімі лікамі.

У XII стагоддзі кніга "Пра індыйскім рахунку" была перакладзеная на лацінскую мову, тады нешта і ёсць дадзенае азначэнне.

Узаемадзеянне алгарытму з чалавекам і машынай

Стварэнне алгарытму патрабуе творчага падыходу, таму новы спіс паслядоўных дзеянняў можа стварыць толькі жывая істота. А вось для выканання ўжо існуючых інструкцый фантазію мець не абавязкова, з гэтым справіцца нават бяздушная тэхніка.

Выдатным прыкладам дакладнага выканання зададзенай інструкцыі з'яўляецца пустая мікрахвалевая печ, якая працягвае працаваць, нягледзячы на адсутнасць ежы ўнутры яе.

Суб'ект ці аб'ект, якому не абавязкова ўнікаць у сутнасць алгарытму, называецца фармальным выканаўцам. Чалавек таксама можа стаць фармальным выканаўцам, аднак у выпадку нерэнтабельнасці таго ці іншага дзеяння думаючы выканаўца можа ўсё зрабіць па-свойму. Таму асноўнымі выканаўцамі з'яўляюцца кампутары, мікрахвалевыя печы, тэлефоны і іншая тэхніка. Паняцце алгарытму ў інфарматыцы мае самае важнае значэнне. Кожны алгарытм складаецца з разлікам на канкрэтнага суб'екта, з улікам дапушчальных дзеянняў. Тыя аб'екты да якіх суб'ект можа прымяніць інструкцыі, складаюць сераду выканаўцы.

Практычна ўсе ў нашым свеце падпарадкоўваецца нейкім законах і правілах. Сучасная навука не стаіць на месцы, дзякуючы чаму чалавецтву вядомая маса формул і алгарытмаў, вынікаючы якім, можна разлічыць і ўзнавіць мноства дзеянняў і тварэнняў прыроды і ўвасобіць у жыццё ідэі, прыдуманыя чалавекам. У гэтым артыкуле мы разбяром асноўныя паняцці алгарытму.

Што такое алгарытм?

Большасць дзеянняў, якія мы выконваем на працягу свайго жыцця, патрабуюць выкананьня шэрагу правіл. Ад таго, наколькі дакладнае ўяўленне мае чалавек тое што, як і ў якой паслядоўнасці ён павінен зрабіць, залежыць якасць і вынік выканання пастаўленых перад ім задач. З дзяцінства бацькі спрабуюць выпрацаваць у сваім Чадзе алгарытм асноўных дзеянняў, напрыклад: прачнуцца, заправіць ложак, памыцца і пачысціць зубы, зрабіць зарадку, паснедаць і т. Д., Спіс, які чалавек усё жыццё выконвае з раніцы таксама можна лічыць своеасаблівым алгарытмам.

Алгарытм - гэта паняцце, якое пазначае падборку інструкцый, якія неабходна выконваць чалавеку для таго, каб вырашыць пэўную задачу.

Наогул, алгарытм мае мноства азначэнняў, некалькі навукоўцаў характарызуюць яго па-рознаму.

Калі алгарытм, які ўжываецца чалавекам штодня, у кожнага свой, і можа зменяцца ў залежнасці ад узросту і сітуацый, у якіх аказваецца выканаўца, то звод дзеянняў, якія трэба выканаць для вырашэння матэматычнай задачы або для выкарыстання тэхнікі, адзіны для ўсіх і заўсёды застаецца нязменным.

Існуе рознае паняцце алгарытму, віды алгарытмаў таксама адрозніваюцца - да прыкладу, для чалавека, які мае на якую-небудзь мэту, і для тэхнікі.

У наш век інфармацыйных тэхналогій людзі штодня выконваюць звод інструкцый, створаных да іх іншымі людзьмі, бо тэхніка патрабуе пры выкарыстанні дакладнага выканання шэрагу дзеянняў. Таму асноўная задача выкладчыкаў у школах - навучыць дзяцей карыстацца алгарытмамі, хутка схопліваць і змяняць ужо існуючыя правілы ў адпаведнасці з сітуацыяй, якая сітуацыяй. Структура алгарытму з'яўляецца адным з тых паняццяў, якое вывучаецца на ўроку матэматыкі і інфарматыкі ў кожнай школе.

Асноўныя ўласцівасці алгарытму

1. Дыскрэтнасць (паслядоўнасць асобных дзеянняў) - любы алгарытм павінен перадавацца ў выглядзе шэрагу простых дзеянняў, кожнае з якіх павінна пачынацца пасля завяршэння папярэдняга.

2. Пэўнасць - кожнае дзеянне алгарытму павінна быць настолькі простым і зразумелым, каб у выканаўца не ўзнікала пытанняў і не заставалася свабоды дзеянняў.

3. Выніковасць - апісанне алгарытму павінна быць зразумелым і завершаным, каб пасля выканання ўсіх інструкцый задача дасягала лагічнага канца.

4. Масавасць - алгарытм павінен быць і ў дачыненні да цэлага класу задач, вырашыць якія можна, толькі памяняўшы ў алгарытме лічбы. Хоць ёсць меркаванне, што апошні пункт ставіцца не да алгарытмах, а да ўсіх матэматычным метадам ў цэлым.

Часта ў школах, каб даць дзецям больш зразумелае апісаньне алгарытмаў, настаўнікі прыводзяць у прыклад падрыхтоўка ежы па кулінарнай кнізе, выраб лекі па рэцэпце або працэс мылаварны на аснове майстар-класа. Аднак, улічваючы другое ўласцівасць алгарытму, у якім гаворыцца пра тое, што кожны пункт алгарытму павінен быць настолькі зразумелым, каб яго мог выканаць абсалютна любы чалавек і нават машына, можна прыйсці да высновы што любы працэс, які патрабуе праявы хоць нейкі фантазіі, алгарытмам назваць нельга. А гатаванне і Рукадзелле патрабуюць пэўных навыкаў і добра развітага ўяўлення.

Існуюць розныя тыпы алгарытмаў, але ёсць тры асноўных.

цыклавы алгарытм

У такім тыпе некаторыя пункты паўтараюцца па некалькі разоў. Спіс дзеянняў, якія неабходна паўтарыць для дасягнення мэты, называецца целам алгарытму.

Ітэрацыя цыкла - гэта выкананне ўсіх пунктаў, якія ўваходзяць у цела цыклу.
Часткі цыклу, якія пастаянна выконваюцца пэўную колькасць раз, называюцца цыклам з фіксаваным лікам ітэрацый.

Тыя часткі цыклу, частата паўтарэння якіх залежыць ад шэрагу ўмоў, называюцца нявызначанымі.

Самы просты выгляд цыклу - гэта фіксаваны.

Існуе два выгляду цыклічных алгарытмаў:

• Цыкл з перадумовай. У гэтым выпадку цела цыклу правярае сваё ўмову да таго, як ён будзе выкананы.

• Цыкл з постусловием. У цыкле з постусловием праверка ўмовы адбываецца пасля заканчэння выканання цыклу.

Лінейныя тыпы алгарытмаў

Інструкцыі такіх схем выконваюцца аднакратна ў той паслядоўнасці, у якой яны прадстаўлены. Напрыклад, лінейным алгарытмам можна лічыць працэс запраўкі ложку або чысткі зубоў. Таксама да гэтага тыпу ставяцца матэматычныя прыклады, дзе прысутнічаюць толькі дзеянні складання і аднімання.

разгаліноўваюцца алгарытм

У разгаліноўваюцца тыпе ёсць некалькі варыянтаў дзеянняў, якое з іх будзе ўжыта, залежыць ад ўмовы.

Прыклад. Пытанне: "Ідзе дождж?" Варыянты адказаў: "Так" ці "Не". Калі "так" - адкрыйце парасон, калі "не" - пакладзеце парасон у сумку.

дапаможны алгарытм

Дапаможны алгарытм можна выкарыстоўваць у іншых алгарытмах, паказаўшы толькі яго назва.

Тэрміны, якія сустракаюцца ў алгарытмах

Ўмова знаходзіцца паміж словамі "калі" і "тады".

Напрыклад: калі вы ведаеце англійская мова, тады націсніце адзін. У гэтай прапанове умовай будзе частка фразы «вы ведаеце англійская мова».

Дадзеныя - звесткі, якія нясуць пэўную сэнсавую нагрузку і прадстаўлены ў такім выглядзе, каб іх можна было перадаваць і выкарыстоўваць для дадзенага алгарытму.

Алгарытмічная працэс - рашэнне задачы па алгарытме з прымяненнем пэўных дадзеных.

структура алгарытму

Алгарытм можа мець розную структуру. Для таго каб апісаць алгарытм, паняцце якога залежыць і ад яго будынка, можна скарыстацца цэлым шэрагам розных спосабаў, напрыклад: слоўны, графічны, з дапамогай спецыяльна распрацаванага алгарытмічнага мовы.

Які з спосабаў будзе выкарыстаны, залежыць ад некалькіх фактараў: ад складанасці задачы, ад таго, наколькі трэба дэталізаваць працэс рашэння задачы і т. Д.

Графічны варыянт пабудовы алгарытму

Графічны алгарытм - паняцце, падразумяваюць пад сабой раскладанне дзеянняў, якія трэба выканаць для вырашэння пэўнай задачы, па пэўных геаметрычным постацям.

Графічныя схемы малююцца ня як патрапіла. Для таго каб іх мог зразумець любы чалавек прымяняюцца часцей за ўсё блок-схемы і структурограммы Насси-Шнейдермана.

Таксама блок-схемы адлюстроўваюцца ў адпаведнасці з ДАСТ-19701-90 і ДАСТ-19.003-80.
Графічныя фігуры, якія прымяняюцца ў алгарытм, дзеляцца на:

• Асноўныя. Асноўныя выявы прымяняюцца для абазначэння аперацый, патрэбных для апрацоўкі дадзеных пры вырашэнні задачы.

• Дапаможныя. Дапаможныя выявы патрэбныя для абазначэння асобных, не самых важных, элементаў рашэння задачы.

У графічным алгарытме геаметрычныя фігуры, якія выкарыстоўваюцца для абазначэння дадзеных, называюцца блокамі.

Усе блокі ідуць у паслядоўнасці "зверху ўніз" і "злева направа" - гэта правільны накірунак патоку. Пры правільнай паслядоўнасці лініі, якія злучаюць паміж сабой блокі, не паказваюць кірунак. У астатніх выпадках кірунак ліній пазначаецца з дапамогай стрэлак.

У правільнай схемы алгарытму не павінна быць больш аднаго выхаду з апрацоўчых блокаў і менш за два выхадаў з блокаў, якія адказваюць за лагічныя аперацыі і праверку выканання умоў.

Як правільна пабудаваць алгарытм?

Структура алгарытму, як было сказана вышэй, павінна будавацца па ДАСТ, інакш яна не будзе зразумелая і даступная навакольным.

Агульная методыка па запісе ўключае ў сябе наступныя пункты:

Назва, па якім будзе зразумела, якую задачу можна вырашыць з дапамогай гэтай схемы.

У кожнага алгарытму павінны быць дакладна пазначаны пачатак і канец.

У алгарытмаў павінны быць выразна і ясна апісаны ўсе дадзеныя, як ўваходныя, так і выходныя.

Пры складанні алгарытму варта адзначыць дзеянні, якія дазволяць вырабляць патрэбныя для вырашэння задачы дзеянні над абранымі дадзенымі. Прыклады від алгарытму:

• Імя схемы.
• Дадзеныя.
• Пачатак.
• Каманды.
• Канец.

Правільнае пабудову схемы істотна палегчыць вылічэнне алгарытмаў.

Геаметрычныя фігуры, якія адказваюць за розныя дзеянні ў алгарытме

Гарызантальна размешчаны авал - пачатак і канец (знак завяршэння).

Гарызантальна размешчаны прастакутнік - вылічэнне або іншыя дзеянні (знак працэсу).

Гарызантальна размешчаны паралелаграм - увод або вывад (знак дадзеных).

Гарызантальна размешчаны ромб - праверка ўмовы (знак рашэння).

Выцягнуты, гарызантальна размешчаны шасцікутнік - мадыфікацыя (знак падрыхтоўкі).

Мадэлі алгарытмаў прадстаўлены ніжэй на малюнку.

Формульную-на словах варыянт пабудовы алгарытму.

Формульную-на словах алгарытмы запісваюцца ў адвольнай форме, на прафесійным мове той вобласці, да якой адносіцца задача. Апісанне дзеянняў такім спосабам ажыццяўляюць з дапамогай слоў і формул.

Паняцце алгарытму ў інфарматыцы

У кампутарнай сферы ўсё будуецца на алгарытмах. Без выразных указанняў, уведзеных у выглядзе спецыяльнага кода, не будзе працаваць ні адна тэхніка або праграма. На ўроках інфарматыкі вучням стараюцца даць асноўныя паняцці алгарытмаў, навучыць карыстацца імі і самастойна іх ствараць.

Стварэнне і выкарыстанне алгарытмаў ў інфарматыцы - працэс больш творчы, чым, напрыклад, выкананне ўказанняў да вырашэння задачы ў матэматыцы.

Існуе таксама спецыяльная праграма "Алгарытм», якая дапамагае людзям, недасведчаным у галіне праграмавання, ствараць свае ўласныя праграмы. Такі рэсурс зможа стаць незаменным памочнікам для тых, хто робіць першыя крокі ў інфарматыцы і хоча ствараць свае гульні або любыя іншыя праграмы.

З іншага боку, любая праграма - алгарытм. Але калі алгарытм нясе ў сабе толькі дзеянні, якія трэба выконваць, устаўляючы свае дадзеныя, то праграма ўжо нясе ў сабе гатовыя дадзеныя. Яшчэ адно адрозненне - гэта тое, што праграма можа быць запатэнтавана і з'яўляцца прыватнай уласнасцю, а алгарытм няма. Алгарытм - паняцце больш шырокае, чым праграма.

выснову

У гэтым артыкуле мы разабралі паняцце алгарытму і яго віды, даведаліся, як правільна запісваць графічныя схемы.