Практически все в нашем мире подчиняется каким-то законам и правилам. Современная наука не стоит на месте, благодаря чему человечеству известна масса формул и алгоритмов, следуя которым, можно рассчитать и воссоздать множество действий и строений, созданных природой, и воплотить в жизнь идеи, придуманные человеком.
В этой статье мы разберем основные понятия алгоритма.
История появления алгоритмов
Алгоритм - понятие, появившиеся в XII веке. Само слово "алгоритм" происходит от латинской интерпретации имени известного математика среднего востока Мухаммеда аль Хорезми, который написал книгу "Об индийском счете". В этой книге описано, как правильно записывать натуральные числа, используя арабские цифры, и приведено описание алгоритма действий столбиком над такими числами.
В XII веке книга "Об индийском счете" была переведена на латинский язык, тогда-то и появилось данное определение.
Взаимодействие алгоритма с человеком и машиной
Создание алгоритма требует творческого подхода, поэтому новый список последовательных действий может создать только живое существо. А вот для исполнения уже существующих инструкций фантазию иметь не обязательно, с этим справится даже бездушная техника.
Отличным примером точного исполнения заданной инструкции является пустая микроволновая печь, которая продолжает работать, несмотря на отсутствие пищи внутри нее.
Субъект или объект, которому не обязательно вникать в суть алгоритма, называется формальным исполнителем. Человек тоже может стать формальным исполнителем, однако в случае нерентабельности того или иного действия мыслящий исполнитель может все сделать по-своему. Поэтому основными исполнителями являются компьютеры, микроволновые печи, телефоны и другая техника. Понятие алгоритма в информатике имеет самое важное значение. Каждый алгоритм составляется с расчетом на конкретного субъекта, с учетом допустимых действий. Те объекты к которым субъект может применить инструкции, составляют среду исполнителя.
Практически все в нашем мире подчиняется каким-то законам и правилам. Современная наука не стоит на месте, благодаря чему человечеству известна масса формул и алгоритмов, следуя которым, можно рассчитать и воссоздать множество действий и творений природы и воплотить в жизнь идеи, придуманные человеком. В этой статье мы разберем основные понятия алгоритма.
Что такое алгоритм?
Большинство действий, которые мы выполняем в течение своей жизни, требуют соблюдений ряда правил. От того, насколько верное представление имеет человек о том что, как и в какой последовательности он должен сделать, зависит качество и результат выполнения поставленных перед ним задач. С детства родители пытаются выработать в своем чаде алгоритм основных действий, например: проснуться, заправить постель, умыться и почистить зубы, сделать зарядку, позавтракать и т. д., список, который человек всю жизнь выполняет с утра тоже можно считать своеобразным алгоритмом.
Какой из способов будет использован, зависит от нескольких факторов: от сложности задачи, от того, насколько нужно детализировать процесс решения задачи и т. д.
Графический вариант построения алгоритма
Графический алгоритм — понятие, подразумевающие под собой разложение действий, которые нужно выполнить для решения определенной задачи, по определенным геометрическим фигурам.
Изображаются не как попало. Для того чтобы их мог понять любой человек применяются чаще всего блок-схемы и структурограммы Насси-Шнейдермана.
Также блок-схемы изображаются в соответствии с ГОСТ-19701-90 и ГОСТ-19.003-80.
Графические фигуры, применяемые в алгоритме, делятся на:
Основные. Основные изображения применяются для обозначения операций, нужных для обработки данных при решении задачи.
Вспомогательные. Вспомогательные изображения нужны для обозначения отдельных, не самых важных, элементов решения задачи.
В графическом алгоритме используемые для обозначения данных, называются блоками.
Все блоки идут в последовательности "сверху вниз" и "слева направо" — это правильное направление потока. При правильной последовательности линии, соединяющие между собой блоки, не показывают направление. В остальных случаях направление линий обозначается с помощью стрелок.
У правильной схемы алгоритма не должно быть больше одного выхода из обрабатывающих блоков и менее двух выходов из блоков, отвечающих за и проверку выполнения условий.
Как правильно построить алгоритм?
Структура алгоритма, как было сказано выше, должна строиться по ГОСТ, иначе она не будет понятна и доступна окружающим.
Общая методика по записи включает в себя следующие пункты:
Название, по которому будет понятно, какую задачу можно решить с помощью этой схемы.
У каждого алгоритма должны быть четко обозначены начало и конец.
У алгоритмов должны быть четко и ясно описаны все данные, как входные, так и выходные.
При составлении алгоритма следует отметить действия, которые позволят производить нужные для решения задачи действия над выбранными данными. Примерный вид алгоритма:
- Имя схемы.
- Данные.
- Начало.
- Команды.
- Конец.
Правильное построение схемы существенно облегчит вычисление алгоритмов.
Геометрические фигуры, отвечающие за разные действия в алгоритме
Горизонтально расположенный овал - начало и конец (знак завершения).
Горизонтально расположенный прямоугольник — вычисление или другие действия (знак процесса).
Горизонтально расположенный параллелограмм — ввод или вывод (знак данных).
Горизонтально расположенный ромб — проверка условия (знак решения).
Вытянутый, горизонтально расположенный шестиугольник — модификация (знак подготовки).
Модели алгоритмов представлены ниже на рисунке.
Формульно-словестный вариант построения алгоритма.
Формульно-словестные алгоритмы записываются в произвольной форме, на профессиональном языке той области, к которой относится задача. Описание действий таким способом осуществляют с помощью слов и формул.
Понятие алгоритма в информатике
В компьютерной сфере все строится на алгоритмах. Без четких указаний, введенных в виде специального кода, не будет работать ни одна техника или программа. На уроках информатики ученикам стараются дать основные понятия алгоритмов, научить пользоваться ими и самостоятельно их создавать.
Создание и использование алгоритмов в информатике - процесс более творческий, чем, например, выполнение указаний к решению задачи в математике.
Существует также специальная программа «Алгоритм», которая помогает людям, несведущим в области программирования, создавать свои собственные программы. Такой ресурс сможет стать незаменимым помощником для тех, кто делает первые шаги в информатике и хочет создавать свои игры или любые другие программы.
С другой стороны, любая программа — алгоритм. Но если алгоритм несет в себе лишь действия, которые нужно выполнять, вставляя свои данные, то программа уже несет в себе готовые данные. Еще одно отличие — это то, что программа может быть запатентована и являться частной собственностью, а алгоритм нет. Алгоритм — понятие более обширное, нежели программа.
Вывод
В этой статье мы разобрали понятие алгоритма и его виды, узнали, как правильно записывать графические схемы.
Каждый из нас постоянно решает множество задач: как быстрее добраться на работу, как лучше спланировать дела текущего дня и многие другие. Решение каждой задачи всегда делится на простые действия, составляющие алгоритм.
Алгоритм - это любая последовательность действий, приводящая к решению поставленной задачи.
Слово «алгоритм» появилось в Средние века, когда европейцы познакомились со способами выполнения арифметических действий в десятичной системе счисления, описанными узбекским математиком Мухаммедом бен Муса аль-Хорезми («аль-Хорезми» - человек из города Хорезми; в настоящее время город Хива в Хорезмской области Узбекистана). Слово «алгоритм» есть результат европейского произношения слов «аль-Хорезми».
Алгоритм характеризуется следующими свойствами: дискретностью, массовостью, определенностью, результативностью.
Дискретность - это свойство, означающее следующее: каждый алгоритм состоит из отдельных законченных действий, т. е. «делится на шаги».
Массовость - применимость алгоритма ко всем задачам рассматриваемого типа при любых исходных данных.
Определенность - свойство алгоритма, заключающееся в строгом определении содержания и порядка выполнения отдельных шагов.
Результативность - свойство, состоящее в том, что любой алгоритм должен находить решение за конечное число шагов.
Существует несколько способов описания алгоритмов: словесное описание, блок-схема, алгоритмический язык и программа.
Словесное описание представляет структуру алгоритма на естественном языке. Например, любой прибор бытовой техники (утюг, электропила, дрель и т. п.) имеет инструкцию по эксплуатации, т. е. словесное описание алгоритма, в соответствии с которым данный прибор должен использоваться.
Запись алгоритма осуществляется в произвольной форме на естественном языке, например русском. Этот способ описания не имеет широкого распространения, так как строго не формализуем, допускает неоднозначность толкования при описании некоторых действий, страдает многословностью.
Блок-схема - описание структуры алгоритма с помощью геометрических фигур с линиями-связями, показывающими порядок выполнения отдельных инструкций. Этот способ имеет ряд преимуществ. Благодаря наглядности он обеспечивает «читаемость» алгоритма и явно отображает порядок выполнения отдельных команд. В блок-схеме каждой формальной конструкции соответствует определенная геометрическая фигура или связанная линиями совокупность фигур. К основным геометрическим фигурам, используемым для построения блок-схем, относятся следующие.
Блоки, характеризующие начало и конец алгоритма:
Блок, отображающий процесс {оператор), предназначенный для описания отдельных действий:
Блок, описывающий цикл с параметром:
Блок ввода/вывода с произвольного носителя информации:
Описание алгоритма в словесной форме или в виде блок-схемы допускает некоторый произвол при изображении команд. Вместе с тем оно позволяет человеку легко понять суть дела и исполнить алгоритм.
Алгоритмический язык, именуемый как псевдокод, - это запись алгоритмов, во многом напоминающая запись алгоритма на естественном языке и языке программирования. При описании алгоритма на псевдокоде используются следующие конструкции:
нп - начало цикла; кп_ - конец цикла; для - цикл с параметром; если - условие; то - результат выполнения условия; иначе - результат невыполнения условия; всё - конец условия; пока - условие цикла.
Рассмотрим примеры блок-схем трех основных видов алгоритмов: линейного, разветвляющегося и циклического. Линейным называется алгоритм, в котором все этапы решения задачи выполняются строго последовательно.
Блок-схема линейного алгоритма нахождения периметра прямоугольного треугольника Р при известных длинах его катетов a, b изображена на рис. 5.1.
Разветвляющийся алгоритм - это такой алгоритм, в котором выбирается один из нескольких возможных путей вычислительного процесса. Каждый подобный путь называется ветвью алгоритма. Признаком разветвляющегося алгоритма является наличие условия.
Различают неполное (если-то) и полное (если-то-иначе) виды ветвления.
Неполное ветвление предполагает наличие оператора только на одной ветви (то; Да; Истина), на другой ветви оператор отсутствует и управление сразу переходит к точке слияния
Полное ветвление позволяет организовывать две ветви в алгоритме (то или иначе; Да илиНет; Истина или Ложь), каждая из которых ведет к общей точке их слияния (рис. 5.26).
Циклическим, или просто циклом, называют такой алгоритм, в котором получение результата обеспечивается многократным выполнением одних и тех же операций. Группа повторяющихся операций называется телом цикла.
Широкое применение получили три типа циклов: цикл с параметром, цикл с предусловием и цикл с постусловием.
Цикл с параметром используется в тех случаях, когда известна величина k, т. е. количество элементов или шагов цикла.
Количество шагов цикла с предусловием заранее не определено. В нем сначала проверяется выполнение условия. Если оно Истинно (Да), то исполняется тело цикла, после чего вновь проверяется условие. Указанные действия проверяются до тех пор, пока условие не примет значение Ложно (Нет).
Цикл с постусловием отличается от цикла с предусловием расположением условия и тем, что тело цикла всегда будет выполнено хотя бы один раз. Тело этого цикла будет выполняться, пока условие Ложно (Нет).
Для повышения производительности и качества работы каждый язык программирования имеет структурированный тип данных - массив.
Массивом называется упорядоченная совокупность однотипных величин, имеющих общее имя, элементы которой различаются порядковыми номерами, именуемыми индексами.
Тест «Алгоритмизация»
Описание решения квадратного уравнения
Расписание уроков в школе
Технический паспорт автомобиля
Список класса в журнале
Как называется свойство алгоритма, означающее, что данный алгоритм применим к решению целого класса задач?
Разработчиком языка Паскаль является:
Блез Паскаль
Никлаус Вирт
Норберт Винер
Эдсгер В. Дейкстра
Как называется свойство алгоритма, означающее, что он всегда приводит к результату через конечное, возможно, очень большое, число шагов?
Как называется свойство алгоритма, означающее, что он задан с помощью таких предписаний, которые исполнитель может воспринимать и по которым может выполнять требуемые действия?
Как называется свойство алгоритма, означающее, что путь решения задачи разделён на отдельные шаги?
Как называется свойство алгоритма, означающее, что путь решения задачи определён вполне однозначно, на любом шаге не допускаются никакие двусмысленности и недомолвки?
Наибольшей наглядностью обладают следующие формы записи алгоритмов:
Величины, значения которых меняются в процессе исполнения алгоритма, называются:
Величиной целого типа является:
Количество мест в зрительном зале
Рост человека
Марка автомобиля
Площадь государства
При присваивании изменяется:
Имя переменной
Тип переменной
Значение переменной
Значение константы
Алгоритм - это
Правила выполнения определенных действий
Ориентированный граф, указывающий порядок выполнения команд
Последовательность действий, которая приводит к решению задачи
Набор команд для компьютера
Алгоритм называется линейным, если
Алгоритм называется циклическим, если
Он предполагает многократное повторение одних и тех же действий
Ход его выполнения зависит от истинности тех или иных условий
Его команды выполняются в порядке следования друг за другом
Он представлен в табличной форме
Алгоритм включает в себя ветвление, если
Он предполагает многократное повторение одних и тех же действий
Ход его выполнения зависит от истинности тех или иных условий
Его команды выполняются в порядке следования друг за другом
Он представлен в табличной форме
Свойством алгоритма является:
Возможность изменения последовательности выполнения команд
Возможность выполнения алгоритма в обратном порядке
Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения, называется
Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке, называется
Свойство алгоритма, заключающиеся в отсутствие ошибок, алгоритм должен приводить к правильному результату для всех допустимых входных значениях, называется
Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными, называется
Свойство алгоритма, заключающиеся в том, что любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае, называется
Выберите верное представление арифметического выражения на алгоритмическом языке:
(x + 3y) / (5xy)
Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется
Исполнителем алгоритмов
Протоколом алгоритма
Алгоритмическая структура, выполнение которой предполагает последовательное многократное повторение одних и тех же действий - это
Алгоритм, в котором команды выполняются в порядке их записи, т. е. последовательно друг за другом, называется
Форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения некоторого условия совершается одна или другая последовательность шагов.
Алгоритм с повторением той же последовательности команд - это
Алгоритмом называется …
Нумерованный список
Маркированный список
Графический файл
Конечная последовательность шагов в решении задачи
Правила техники безопасности
Список класса
Кулинарный рецепт
Перечень обязанностей дежурного по классу
Блок-схема – форма записи алгоритма, при которой для обозначения различных шагов алгоритма используются …
Геометрические фигуры
Геометрическая фигура прямоугольник используется в блок-схемах для обозначения …
Начала или конца алгоритма
Ввода или вывода
Принятия решения
Выполнения действия
Геометрическая фигура овал используется в блок-схемах для обозначения …
Начала или конца алгоритма
Ввода или вывода
Принятия решения
Выполнения действия
Геометрическая фигура ромб используется в блок-схемах для обозначения …
Начала или конца алгоритма
Ввода или вывода
Принятия решения
Выполнения действия
Геометрическая фигура параллелограмм используется в блок-схемах для обозначения …
Начала или конца алгоритма
Ввода или вывода
Принятия решения
Выполнения действия
Алгоритм, в котором команды выполняются в порядке их записи, то есть последовательно друг за другом, называется …
Если домашнее задание на тему: » Тест на тему «Алгоритмизация» оказалось вам полезным, то мы будем вам признательны, если вы разместите ссылку на эту сообщение у себя на страничке в вашей социальной сети.
Свежие новости
Категории
Новости
Сочинения по теме
- Тестовые задания по теме «Алгоритмы. Программирование на Pascal – начало работы»
1. Алгоритм –это:
а) правила выполнения определенных действий;
б) ориентированный граф, указывающий Тема урока Алгоритм. Свойства алгоритмов
/ Цель урока:
Образовательная Создание условий для формирования первичного представления об алгоритмах, освоение учащимися понятия алгоритма, свойства Для подготовки к экзамену по информатике в форме ЕГЭ
Определить значение целочисленной переменной а и b после выполнения фрагмента программы:
a:=2599;
b:=(a Контрольная работа по информатике для 3 класса «Мир моделей»
Цели урока:
- обобщить и закрепить понятия «модель», «моделирование», « алгоритм», « исполнитель Предмет: Алгебра Зам. Дир. по УВР____________Утверждаю
Класс: 11 №____ Дата________
Тема: Криволинейная трапеция и ее площадЬ
Цели урока: Дать определения криволинейной трапеции и
Ниобий в компактном состоянии представляет собой блестящий серебристо-белый (или серый в порошкообразном виде) парамагнитный металл с объёмноцентрированной кубической кристаллической решеткой.
Имя существительное. Насыщение текста существительными может стать средством языковой изобразительности. Текст стихотворения А. А. Фета «Шепот, робкое дыханье...», в свое
Значение слова алгоритм очень схоже со значением слов рецепт , инструкция . Однако любой алгоритм в отличие от рецепта или способа обязательно обладает следующими свойствами.
1. Выполнение алгоритма разбивается на последовательность законченных действий-шагов. Только выполнив одно действие (команду), можно приступать к исполнению следующего. Это свойство алгоритма называется дискретностью . Произвести каждое отдельное действие исполнителю предписывает специальное указание в записи алгоритма (команда).
2. Понятность - алгоритм не должен содержать предписаний, смысл которых может восприниматься исполнителем неоднозначно, т.е. запись алгоритма должна быть настолько четкой и полной, чтобы у исполнителя не возникало потребности в принятии каких-либо самостоятельных решений. Алгоритм всегда рассчитан на выполнение “не размышляющего” исполнителя . Алгоритм составляется из команд, входящих в СКИ.
Рассмотрим известный пример “бытового” алгоритма - алгоритм перехода улицы: “Посмотри налево. Если машин нет, дойди до середины улицы. Если есть, подожди, пока они проедут, и т.д.”. Представьте себе ситуацию: машина слева есть, но она не едет - у нее меняют колесо. Если вы думаете, что исполнитель алгоритма должен ждать, то вы поняли этот алгоритм. Если же вы решили, что улицу переходить можно, считая алгоритм подправленным ввиду непредвиденных (по вашему мнению!) обстоятельств, то вы не усвоили понятие алгоритма.
3. Детерминированность (определенность и однозначность ). Каждая команда алгоритма определяет однозначное действие исполнителя, и должно быть однозначно определено, какая команда выполняется следующей. То есть если алгоритм многократно применяется к одному и тому же набору исходных данных, то на выходе он получает каждый раз один и тот же результат.
4. Результативность - исполнение алгоритма должно закончиться за конечное число шагов, и при этом должен быть получен результат решения задачи. В качестве одного из возможных результатов может быть и установление того факта, что задача решений не имеет.
Свойство результативности содержит в себе свойство конечности - завершение работы алгоритма за конечное число шагов.
5. Массовость - алгоритм пригоден для решения любой задачи из некоторого класса задач, т.е. алгоритм правильно работает на некотором множестве исходных данных, которое называется областью применимости алгоритма.
Свойство массовости определяет скорее качество алгоритма, а не относится к обязательным свойствам (как дискретность, понятность и пр.). Существуют алгоритмы, область применимости которых ограничивается единственным набором входных данных или даже отсутствием таковых (например, получение фиксированного числа верных цифр числа p). Правильнее говорить о том, что алгоритм должен быть применим к любым данным из своей области определения, и слово массовость не всегда подходит для описания такого свойства.
Понятие алгоритма
Обобщив вышесказанное, сформулируем следующее понятие алгоритма.
Алгоритм - понятное и точное предписание исполнителю на выполнение конечной последовательности действий, приводящей от исходных данных к искомому результату.
Приведенное определение не является определением в математическом смысле слова, т.е. это не формальное определение (формальное определение алгоритма см. в статье “Теория алгоритмов ”).
Отметим, что для каждого исполнителя набор допустимых действий (СКИ) всегда ограничен - не может существовать исполнителя, для которого любое действие является допустимым. Перефразированное рассуждение И.Канта обосновывает сформулированное утверждение следующим образом: “Если бы такой исполнитель существовал, то среди его допустимых действий было бы создание такого камня, который он не может поднять. Но это противоречит допустимости действия «Поднять любой камень»”.
Интересно, что существуют задачи, которые человек, вообще говоря, умеет решать, не зная при этом алгоритм ее решения. Например, перед человеком лежат фотографии кошек и собак. Задача состоит в том, чтобы определить, кошка или собака изображена на конкретной фотографии. Человек решает эту задачу, но написать алгоритм решения этой задачи пока чрезвычайно сложно.
С другой стороны, существуют задачи, для которых вообще невозможно построить процедуру решения. Причем данный факт можно строго доказать. Об этом вы можете прочитать в статье “Алгоритмически неразрешимые проблемы ” 2.
