Паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму. віды алгарытмаў

Паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму ўяўляюць сабой адны з найбольш важных паняццяў у інфарматыцы. Многія людзі на сённяшні дзень, у век камп'ютарных тэхналогій, задумваюцца аб тым, што гэта такое, і пачынаюць паступова па тых ці іншых прычынах больш дэталёва ўнікаць ў асновы інфарматыкі, у той час як сучаснае пакаленне праходзіць гэты матэрыял ужо ў шостым класе.

Што гэта такое?

Што ж такое паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму?

Алгарытм - гэта пэўная паслядоўнасць дзеянняў, гэта значыць у прынцыпе нам даводзіцца сутыкацца з імі кожны дзень, хоць мы можам нават гэтага не ўсведамляць.

Чалавек і алгарытм

Да прыкладу, калі мы просім каго-небудзь з сваіх членаў сям'і купіць нешта ў краме, мы задаем алгарытм дзеянняў, гэта значыць падрабязна распавядаем, якія канкрэтна прадукты трэба купляць, у якой колькасці, а таксама якія патрабаванні прад'яўляюцца да кожнага з іх. Пры гэтым, як гаварылася вышэй, задаецца дакладны алгарытм дзеянняў, напрыклад:

1. Зайсці ў пэўны краму.
2. Даведацца, ці прадаецца там белы хлеб.
3. Даведацца, свежы Ці ён.
4. Калі адказы на пытанні 2 і 3 «так», то ў такім выпадку купляецца выбраў два боханы.

Вядома, можа здацца, што працэдура з'яўляецца дастаткова штодзённым, і падобнае яе апісанне з'яўляецца досыць аб'ёмным. Але на самой справе, калі гаворка ідзе пра тое, што такое паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму ў сучаснай інфарматыцы, то там інструкцыі могуць быць значна больш аб'ёмнымі, так як вышэйпрыведзены алгарытм з'яўляецца адным з самых простых.

Алгарытмы ў прыродзе

Кожны чалавек пастаянна вырашае найвелізарная колькасць самых разнастайных задач, якія маюць розную складанасць, пры гэтым некаторыя з іх з'яўляюцца настолькі простымі, што вырашаюцца цалкам аўтаматычна, нават не ўспрымаючы як пэўная задача. Да прыкладу: зачыніць дзверы на ключ, памыцца, паснедаць, пакарміць сям'ю і т. Д.

Але ёсць і іншыя задачы, якія з'яўляюцца настолькі складанымі, што для іх вырашэння патрабуюцца працяглыя разважанні, а таксама немалая колькасць намаганняў, каб першапачаткова знайсці рашэнне, а ўжо потым дасягнуць пастаўленай мэты. Да такіх задачам можна аднесці: вывучыць замежную мову, зарабіць пэўную колькасць грошай і іншыя. Іншымі словамі, для выканання такіх задач патрабуецца значна больш складаных дзеянняў у параўнанні з тым, колькі іх патрабуецца для выканання задачы «купіць хлеб», але на самой справе нават самыя простыя задачы вырашаюцца ў некалькі крокаў.

Паняцце, віды і ўласцівасці

У выглядзе пэўнай паслядоўнасці дзеянняў можна апісаць працэдуру вырашэння велізарнай колькасці задач, з якімі чалавек сутыкаецца ў паўсядзённым жыцці, і менавіта гэтая паслядоўнасць уяўляецца ў інфарматыцы як паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму.

Адным з найбольш вядомых сярод усіх з'яўляецца так званы алгарытм Эўкліда, пры дапамозе якога вызначаецца найбольшы дзельнік двух цэлых лікаў.

Пры гэтым варта адзначыць той факт, што, разглядаючы паняцце алгарытму і яго ўласцівасці, трэба правільна разумець не толькі самі дзеянні, але яшчэ і тое, у якім менавіта парадку яны выконваюцца. Бо нярэдка здараюцца такія сітуацыі, калі пры змене парадку дзеянняў у алгарытме ў канчатковым выніку ён можа апынуцца ня выконвае, пры пэўных абставінах. Да прыкладу, калі вы ідзяце ў краму, то пачатак алгарытму будзе прыкладна наступным:

1. Пайсці ў краму.
2. Выбраць хлеб.

альбо:

1. Выбраць хлеб.
2. Пайсці ў краму.

Калі разглядаць апошні алгарытм, то ў такім выпадку першапачаткова выбіраецца хлеб, і толькі потым мы ўжо ідзем з больш дакладна вызначанай задачай у краму, і калі на самай справе патрэбнага нам хлеба там не апынецца, то ў такім выпадку пабудаваны намі алгарытм ў канчатковым выніку апынецца ня выконвае.

віды

Віды алгарытмаў могуць быць наступнымі:

• Цыклічны. Алгарытм, у якім прысутнічае цыклічная структура, то ёсць шматразовае паўтарэнне розных дзеянняў.
• Лінейны. Алгарытм, які выкарыстоўвае структуру накiравання, тады ёсць дзеянні размяшчаюцца адзін за адным.
• Раздзяляюцца. Алгарытм, у якім выкарыстоўваецца структура галінавання, калі дзеянне выбіраецца ў залежнасці ад таго, выканана Ці пэўны ўмова.

ўласцівасці

Ўласцівасці ж іх наступныя:

• Дэтэрмініраванасці. Пры заданні аднолькавых зыходных дадзеных некалькі разоў алгарытм пачынае аднолькава выконвацца, падаючы адзін і той жа сігнал.
• Масавасць. Пры дапамозе алгарытму вырашаецца не нейкая адна задача, а мноства задач пэўнага тыпу.
• Выніковасць. Выкарыстанне алгарытму ў любым выпадку прыводзіць да вырашэння пастаўленай задачы.
• Дыскрэтнасць. Алгарытм ўключае ў сябе паслядоўнасць дзеянняў, выкананне якіх не ўяўляе сабой ніякай складанасці.
• Канечнасць. Паслядоўнасць дзеянняў алгарытму не можа быць неабмежаванай або бясконцай.
• Карэктнасць. Калі алгарытм фарміруецца для выканання пэўнай задачы, то ён заўсёды павінен выдаваць адпаведны вынік.

Алгарытм ў інфарматыцы

Калі чалавек паступова пранікне ў інфарматыку і будзе думаць аб тым, што ўяўляе сабой паняцце алгарытму і яго ўласцівасці, то ён даведаецца, што алгарытм, які мае памылку, у пэўным сэнсе будзе лепшы за той, які функцыянуе, але робіць гэта няправільна. Бо калі памылка прысутнічае, то ў такім выпадку кампутар паведаміць нам пра гэта, і мы пасля ўжо зможам знайсці яе і выправіць, а калі ж памылка, якая прымушае працаваць алгарытм няправільна, выяўляецца толькі ў рэдкіх выпадках, то ў такім выпадку яна можа з'явіцца ў самы адказны момант.

Наколькі лёгка яго скласці?

Для многіх людзей апрацоўка інфармацыі здаецца досыць просты задачай, але на самой справе гэта не так, бо для пачатку трэба хоць бы разабрацца ў тым, што ўяўляюць сабой і паняцце алгарытму, і ўласцівасці алгарытму, і яго выканаўцы. Асабліва гэта тычыцца складання алгарытму, які патрабуецца для правільнай апрацоўкі інфармацыі.

Найбольш простым прыкладам можна назваць інструкцыю карыстальніка да пэўнага прадмеце. Калі яе скласці непрафесійна, то ў такім выпадку карыстальнік можа проста-проста зламаць прадмет, так як будзе няправільна яго эксплуатаваць або не навучыцца з ім працаваць, не кажучы ўжо пра тое, што могуць быць і пэўныя фізічныя траўмы, калі весці гаворку пра сур'ёзную бытавой тэхніцы.

Многія скажуць, што на самой справе няма нічога складанага ў тым, каб скласці інструкцыю для гатовага прыбора, але на самой справе гэта не так, бо ў рэчаіснасці пераважнаму большасці людзей значна лягчэй зрабіць нешта самастойна, чым растлумачыць каму-небудзь яшчэ, як гэта робіцца.

Да прыкладу, практычна кожны школьнік без працы выкарыстоўвае мабільны тэлефон, а таксама ўсе наяўныя ў ім функцыі, і гэта здаецца лімітава простым і інтуітыўна зразумелым. Але на самой справе не так проста растлумачыць, як карыстацца мабільным тэлефонам таму чалавеку, які ў жыцці не трымаў у руках гэта прылада, так як у яго з'явіцца найвелізарная колькасць пытанняў, прычым такіх, пра якія вы нават не здагадваецеся. Менавіта ў гэтай сітуацыі цяжка будзе растлумачыць усё ў адпаведнасці з тым, што ўяўляюць сабой паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму. Паслядоўнасць дзеянняў будзе незразумелая, і чалавек не зможа іх выканаць так, як гэта трэба для нармальнай працы прылады.

Якія цяжкасці могуць узнікнуць?

У якасці прыкладу разгледзім, як зрабіць алгарытм заварвання гарбаты для якога-небудзь робата, які ў прынцыпе не ведае нічога, і для яго паўнавартасны крыніца інфармацыі пра задачу - гэта алгарытм. Паняцце, віды, ўласцівасці - усё гэта нам вядома, але для большасці людзей мысленная мадэль такога алгарытму з'яўляецца прыкладна наступнай:

• Ўзяць кубак.
• Пакласці ў яе гарбату.
• Насыпаць цукар.
• Заліць кіпенем.
• Размяшаць.

Але ў рэчаіснасці жа такі алгарытм будзе практычна немагчыма выканаць, так як у робата няма здаровага сэнсу, і ўвесь гэты парадак дзеянняў для яго з'яўляецца мінімальным наборам інфармацыі.

Дакладнасць дзеянняў - аснова алгарытму

Галоўнае, што трэба зразумець, разглядаючы паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму - дакладнасць дзеянняў, бо робат нават не ведае першапачаткова, дзе яму ўзяць кубак і якую канкрэтна трэба ўзяць, пры гэтым нават калі ён яе возьме, то ён будзе трымаць яе ў руках, так як у яго не было каманды ставіць яе на стол. Цяпер яму трэба будзе пакласці чай, але гэта зноў жа можна зрабіць рукамі, а можна лыжкай, пры гэтым трэба ведаць колькасць. Такім чынам з'яўляецца найвелізарная колькасць самых розных праблем, якія трэба вырашаць яшчэ на этапе пабудовы алгарытму.

Як выглядае дакладна?

Вядома, разглядаючы паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму, дакладнае апісанне можна фармаваць практычна да бясконцасці, але аптымальны ў гэтай сітуацыі будзе прыкладна наступная паслядоўнасць дзеянняў:

• Ўзяць у серванце кубак з надпісам «Працоўная».
• Паставіць кубак на стол на кухні дном ўніз.
• Дастаць з шафы, які знаходзіцца справа ад халадзільніка, кантэйнеры з надпісам «Сахар» і «Чай», пасля чаго паставіць іх на стол побач з кубкам.
• З серванта дастаць чайную лыжку.
• Насыпаць у кубак адну поўную чайную лыжку з кантэйнера з надпісам «Чай», а потым дзве чайныя лыжкі з кантэйнера з надпісам «Сахар».
• Ўключыць чайнік.
• Пачакаць, пакуль чайнік закіпіць, пасля чаго наліць з яе вады ў кубак, пакуль яна не будзе запоўненая на 2/3.
• Раўнамерна размяшаць чайнай лыжкай вадкасць у кубку на працягу 30 секунд.

Такім чынам, разглядаючы паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму, кім выконваецца кожнае дзеянне, а таксама мноства іншых элементаў, можна будзе прыйсці да пабудовы аптымальнай паслядоўнасці дзеянняў. Нават вышэйпрыведзены алгарытм нельга назваць дасканалым, і ён прадугледжвае тое, што робату вядома вялікая колькасць рэчаў, але нават на гэтым прыкладзе можна зразумець, наколькі складана на самай справе апісваць тыя ці іншыя рэчы, якія мы з вамі выдатна ведаем яшчэ з самага дзяцінства.

Што трэба ведаць?

У першую чаргу перад там, як складаць алгарытм, трэба вызначыцца з тым, якія ёсць пачатковыя ўмовы для выканання пэўнай задачы, а таксама павінна быць вядома тое, што трэба атрымаць. Сам па сабе алгарытм ўяўляе сабой ужо канчатковую паслядоўнасць дзеянняў у вырашэнні пэўнай задачы, якая прыводзіць ад зыходнай інфармацыі да пэўнага выніку. У любым выпадку першынство ў распрацоўцы алгарытму дзеянняў належыць чалавеку, а займаюцца выкананнем гэтых дзеянняў ужо розныя людзі ці ж разнастайныя прылады, такія як спадарожнікі, робаты, кампутары, прасунутая бытавая тэхніка, а з нядаўняга часу нават пэўныя цацкі навучыліся іх выконваць.

гісторыя

Ал-Харэзм - гэта чалавек, які першым вызначыў паняцце алгарытму і ўласцівасці алгарытму. Масавасць дадзенае паняцце набыло ўжо праз пэўны час, калі яно атрымала ўжо больш шырокі сэнс, а таксама стала вызначаць любыя дакладныя правілы вызначанага дзеяння. На сённяшні дзень ужо дадзенае паняцце ўспрымаецца многімі як адзін з найбольш важных паняццяў такой навукі, як інфарматыка, без якога яе практычна немагчыма сабе ўявіць.

Сам Ал-Харэзм жыў у IX стагоддзі нашай эры, прычым варта адзначыць той факт, што першапачатковы арабскі арыгінал, у якім выкладаліся яго арыфметычныя працы, быў згублены, аднак існуе пераклад, з дапамогай якога Заходняя Еўропа змагла ў канчатковым выніку азнаёміцца з дзесятковай пазіцыйнай сістэмай злічэння, а таксама асноўнымі правіламі выканання розных арыфметычных дзеянняў.

Вучоны імкнуўся да таго, каб правілы, якія былі ім сфармуляваны, былі гранічна зразумелымі для любога пісьменнага чалавека. Дасягнуць гэтага ў стагоддзі, калі яшчэ не было паўнавартаснай матэматычнай сімволікі, было надзвычай складана, але вучоны змог у сваіх працах у канчатковым выніку дамагчыся выразнага і пры гэтым строгага слоўнага прадпісанні, па якім чытач не меў магчымасці ўхіліцца ад прадпісаных задач ці ж прапусціць пэўныя дзеянні .

У лацінскім перакладзе працы вучонага выкладаліся ў адзінай кнізе, якая называлася «Алгоризми сказаў». З цягам часу людзі сталі паступова забываць пра тое, што «Алгоризми» з'яўляецца аўтарам такіх правіл, з прычыны чаго правілы пачалі называцца алгарытмамі. Такім чынам, паступова «Алгоризми сказаў» змянілася і стала «алгарытм абвяшчае».