Информатика
Алгоритмы и способы их описания.
Примеры: правила сложения, умножения, решения алгебраических уравнений и т.п.
7.Последовательность – порядок исполнения команд должен быть понятен исполнителю и не должен допускать неоднозначности.
По типу передачи управления алгоритмы бывают: основные (главные выполняемые программы) и вспомогательные (подпрограммы).
Для задания алгоритма необходимо описать следующие его элементы:
1.набор объектов, составляющих совокупность возможных исходных данных, промежуточных и конечных результатов;
3.правило непосредственной переработки информации (описание последовательности действий);
5.правило извлечения результатов.
Способы описания алгоритмов.
Символьный, когда алгоритм описывается с помощью специального набора символов (специального языка).
Словесная форма записи алгоритмов обычно используется для алгоритмов, ориентированных на исполнителя-человека. Команды такого алгоритма выполняются в естественной последовательности, если не оговорено противного.
Графическая запись с помощью блок-схем осуществляется рисованием последовательности геометрических фигур, каждая из которых подразумевает выполнение определенного действия алгоритма. Порядок выполнения действий указывается стрелками. Графическая запись алгоритма имеет ряд преимуществ: каждая операция вычислительного процесса изображается отдельной геометрической фигурой и графическое изображение алгоритма наглядно показывает разветвления путей решения задачи в зависимости от различных условий, повторение отдельных этапов вычислительного процесса и другие детали.
Правила создания блок – схем:
1.Линии, соединяющие блоки и указывающие последовательность связей между ними, должны проводится параллельно линиям рамки.
2.Стрелка в конце линии может не ставиться, если линия направлена слева направо или сверху вниз.
3.В блок может входить несколько линий, то есть блок может являться преемником любого числа блоков.
4.Из блока (кроме логического) может выходить только одна линия.
5.Логический блок может иметь в качестве продолжения один из двух блоков, и из него выходят две линии.
6.Если на схеме имеет место слияние линий, то место пересечения выделяется точкой. В случае, когда одна линия подходит к другой и слияние их явно выражено, точку можно не ставить.
7.Схему алгоритма следует выполнять как единое целое, однако в случае необходимости допускается обрывать линии, соединяющие блоки.
В линейном алгоритме операции выполняются последовательно, в порядке их записи. Каждая операция является самостоятельной, независимой от каких-либо условий. На схеме блоки, отображающие эти операции, располагаются в линейной последовательности.
В алгоритме с ветвлением предусмотрено несколько направлений (ветвей). Каждое отдельное направление алгоритма обработки данных является отдельной ветвью вычислений. Направление ветвления выбирается логической проверкой, в результате которой возможны два ответа:
1.«да» — условие выполнено.
2.«нет» — условие не выполнено.
Циклические алгоритмы содержат цикл – это многократно повторяемый участок алгоритма.Различают циклы с предусловием и постусловием.Также циклы бывают детерминированные и итерационные.Цикл называется детерминированным, если число повторений тела цикла заранее известно или определено. Цикл называется итерационным, если число повторений тела цикла заранее неизвестно, а зависит от значений параметров (некоторых переменных), участвующих в вычислениях.
Какие способы описания алгоритмов мы знаем
Различают следующие виды алгоритмов :
линейный – список команд (указаний), выполняемых последовательно друг за другом;
разветвляющийся – алгоритм, содержащий хотя бы одну проверку условия, в результате которой обеспечивается переход на один из возможных вариантов решения;
циклический – алгоритм, предусматривающий многократное повторение одной и той же последовательности действий. Количество повторений обусловливается исходными данными или условием задачи.
Любая алгоритмическая конструкция может содержать в себе другую конструкцию того же или иного вида, т. е. алгоритмические конструкции могут быть вложенными. Рассмотрим следующие способы описания алгоритма: словесное описание, псевдокод, блок-схема, 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 описания алгоритма, в соответствии которому данный прибор должен использоваться. Никаких правил составления словесного описания не существует. Запись алгоритма осуществляется в произвольной форме на естественном, например, русском языке. Этот способ описания не имеет широкого распространения, так как строго не формализуем (под «формальным» понимается то, что описание абсолютно полное и учитывает все возможные ситуации, которые могут возникнуть в ходе решения); допускает неоднозначность толкования при описании некоторых действий; страдает многословностью.
1. определить температуру воздуха
2. если температура ниже 0, то надеть шубу, иначе надеть куртку
Виды алгоритмов и типы их схем
В этой статье будут рассмотрены основные виды алгоритмов, а также схематические блоки, которые используются при их описании. Кроме получения информации о видах блоков алгоритмов, читатель узнает о наиболее популярных методах описания алгоритмических последовательностей. Будут приведены соответствующие примеры с пояснениями.
Блок-схема
Алгоритмы бывают разные, но прежде чем приступить к рассмотрению их видов, следует рассказать об основном способе визуализации алгоритмической последовательности — созданию блок-схемы. Такие схемы состоят из соответствующих функциональных блоков, которые связаны между собой. Каждый блок отвечает за выполнение какого-нибудь действия. Для каждого типа действия определён конкретный блок, представляющий собой геометрическую фигуру.
Существует и очередность выполнения действий — она определяется линиями, которые соединяют блоки. По умолчанию используемые в схеме блоки соединяются слева направо и сверху вниз. В случае другой последовательности выполнения, блоки соединяются направленными линиями (речь идёт о линиях, оснащённых стрелками).
Типы и назначение блоков алгоритма можно посмотреть в таблице ниже:
Теперь рассматривать виды алгоритмов будет гораздо понятнее.
Виды алгоритмов
Алгоритмы бывают: — линейные – подразумевается последовательное выполнения операций (команд, указаний), то есть выполнение действий происходит друг за другом. Вот, как это выглядит на схеме с блоками:
— разветвляющиеся – характеризуются выполнением хотя бы одной операции по проверке условия, в результате чего осуществляется переход действия на какой-нибудь другой из возможных вариантов решения. Смотрим схему:
— циклические – данным алгоритмом предусмотрено многократное повторение определенной последовательности действий (речь идёт об одинаковых операциях). Здесь число повторений будет обусловлено либо условием задачи, либо исходными данными.
Также стоит добавить, что любая алгоритмическая конструкция способна включать в себя какую-нибудь другую конструкцию того либо иного вида, то есть алгоритмы бывают вложенными.
Способы описания алгоритмов
О блок-схеме, как об основном способе представления алгоритмов, мы уже поговорили. Но кроме блоков, есть и другие методы:
Способы представления алгоритмов
Алгоритмом (algorithm) называют чёткое описание последовательности действий, направленных на решение конкретной задачи. О важности и типах алгоритмических последовательностей сказано уже немало. В этой статье пойдёт речь о способах их представления при записи алгоритмов.
Словесный способ
Можно представить ситуацию туристического посещения незнакомого города. Когда вы спрашиваете, как пройти в интересующее место, вам объясняют, что надо через 100 метров повернуть направо, потом пройти прямо, пока не увидите перед собой здание кинотеатра, далее потребуется перейти дорогу, повернуть налево и не сворачивая идти до нужного объекта.
Все эти примеры можно назвать словесным способом представления. У такого способа есть недостаток: отсутствие наглядности выполнения процесса и чёткой формализации объектов алгоритма.
Формульно-словесный способ
При использовании формульно-словесного способа инструкции задаются более чётко. Этот тот случай, когда словесные пояснения сопровождаются перечнем конкретных действий, плюс эти пояснения характеризуются наличием формальных символов и выражений (формул).
Для примера составим формульно-словесный алгоритм вычисления выражения: z=2∙x–(y+6): • вводим значения х и y; • находим сумму (y+6); • находим произведение (2∙x); • вычисляем z как разность уже полученных выше значений: z=2∙x–(y+6); • выводим z как результат вычисления выражения.
Это более компактный и лаконичный метод, он нагляднее, но всё же строго формальным не является.
Табличный способ
В случае применения табличного метода алгоритм задаётся в виде входных данных: расчётных форм и таблиц. Способ широко применяется в экономических расчетах. Исходные данные, как и результаты, заносятся в заголовки столбцов используемой таблицы. Простейший пример такого способа представления — та же таблица умножения:
Графический способ
Этот метод ещё называют способом блок-схем. В данной ситуации каждый этап прохождения алгоритма представляется в виде геометрических фигур — так называемых «блоков», причём конкретная форма фигур зависит от выполняемой операции. Существует стандарт, регламентирующий размеры используемых графических блоков, а также их отображение, функции, формы и взаимное расположение. Направление работы алгоритма показывают линии соединения блоков.
Другое название способа — визуальное представление. При проектировании алгоритмов, представленных графически, придерживаются ряда правил: • в начале алгоритма располагаются блоки ввода значений (входные данные); • после ввода значений располагаются блоки обработки и блоки условия; • алгоритм завершается блоками вывода значений, полученных в результате работы алгоритма (выходные данные); • должен быть лишь один блок начала и один — окончания; • межблочная связь указывается линиями (направленными либо ненаправленными); • вычислительные формулы, данные и логические выражения размещаются внутри соответствующих блоков; • возможно наличие комментариев в виде выносок.
Графический способ представления имеет практическое значение и используется не только в случае программирования. Его применяют при составлении информационных и структурных схем, инфографики и в иных ситуациях, когда нужно обеспечить чёткую визуализацию данных и графически отобразить последовательность расположения объектов алгоритма.
Создание блок-схемы алгоритма — важный и нужный этап решения поставленной задачи. Но при некоторых обстоятельствах этот этап можно считать промежуточным, так как в таком виде описанный алгоритм невозможно выполнить средствами ЭВМ. Зато графический способ представления значительно облегчает процесс дальнейшего создания компьютерной программы. О ней ниже.
Программный способ (текстовая запись)
Программа представляет собой алгоритм, который записан как последовательность команд. Речь идёт о командах, понятных компьютеру, для чего используются различные языки программирования, представляющие собой системы кодирования предписаний с правилами их применения. Языки программирования характеризуются строго определённым синтаксисом, то есть свободное толкование конструкций не допускается.
В случае программного способа представления алгоритмическая последовательность записывается в виде компьютерной программы с высокой степенью формализации. В результате появляется возможность решать прикладные задачи.
Пример — простейший алгоритм сложения 2-ч чисел, который записан средствами языка программирования Qbasic:
О взаимодополнении способов представления
Способы, представленные выше, нередко являются взаимодополняемыми: — на этапе обсуждения используются словесные и словесно-формульные способы; — на этапе проектирования рекомендуется использовать графические алгоритмы (графическое представление); — на этапе проверки возможно табличное описание; — на этапе непосредственного применения и решения прикладных задач используют текстовую запись, представленную в виде компьютерной программы.
Алгоритмизация. Понятие алгоритма. Свойства и способы описания алгоритмов.
Вы будете перенаправлены на Автор24
Решение задач с использованием компьютера основано на понятии алгоритма, который является точным описанием вычислительного процесса, ведущего от варьируемых начальных данных к конечному результату.
Алгоритмы заложены в основе каждой программы, а также они встречаются во многих сферах деятельности человека (например, рецепты, схема вязания или танца).
Алгоритмизация является техникой разработки алгоритма для решения задач на ЭВМ.
Понятие алгоритма
Алгоритм представляет собой точное описание определенного процесса, инструкцию по его выполнению.
Можно также сказать, что алгоритм представляет собой конечную последовательность команд для исполнителя, направленную на достижение конкретной цели.
Цель же, в свою очередь, является достижением желаемого результата.
В качестве исполнителя могут выступать люди, живые существа, автоматические устройства, способные к исполнению и восприятию команд.
Перечень команд, воспринимаемых и выполняемых (по возможности) исполнителем, называют системой команд.
Каждый алгоритм предназначен для конкретного исполнителя. Исполнение алгоритма начинается с первой команды. После того, как ее исполнили, переходят к следующей команде и так до конца алгоритма.
В качестве примера алгоритма можно вспомнить известный всем со школы арифметический способ сложения двух положительных чисел «столбиком». Алгоритм данной задачи представим в виде системы следующих действий:
Готовые работы на аналогичную тему
Аналогичные указания дают для сложения единиц других разрядов числа. Системой-исполнителем этого алгоритма может стать как ЭВМ, так и человек.
Способы описания алгоритмов
Существуют различные способы описания алгоритмов. Приведем основные из них:
Алгоритмический язык является формальным языком, предназначенным для записи алгоритма. В его состав входят набор основных символов (алфавит), система точных правил построения текстов (синтаксис) и система соответствия синтаксически допустимых текстов языка описываемым действиям и объектам (семантика).
Множество языков программирования, используемых при ре¬шении задач на ЭВМ, являются алгоритмическими.
Псевдокод представляет собой способ описания логики программы до начала ее программирования и занимает промежуточное положение между машинным языками и естественными.
Под схемой алгоритма понимают графическое пред¬ставление последовательности шагов алгоритма, наглядно показывающее взаимосвязь опера¬ций, которые осуществляются в алгоритме на каждом шаге, и их очередность. Другими словами, для графического изображения структуры алгоритма используется блок-схема.
В соответствии с блок-схемой последовательность действий указывается с по¬мощью стрелок, которые соединяют отдельные блоки и показывают, какой блок и за каким должен быть выполнен.
Свойства алгоритмов
Существует ряд определенных требований к алгоритмам. Перечислим семь важных свойств, которыми должен обладать каждый алгоритм:
Эффективность алгоритма определяют с учетом потребляемых ресурсов компьютера, к которым относят быстродействие (количество выполняемых операций и затраты трудоемкости на каждую из них) и общий объем оперативной памяти, которая выделяется под данные. Приведенные показатели могут иногда быть противоречивыми: так в результате повышения быстродействия могут потребоваться дополнительные расходы памяти и наоборот. При возможности улучшения одного показателя без ущерба для другого необходимо этого добиваться. В случаях, когда возникает дилемма, рекомендуется предпочесть экономию памяти в ущерб производительности, поскольку тактовая частота процессоров растет опережающими темпами по сравнению с объемами оперативной памяти.
Специалистами предлагается ряд мер для повышения эффективности.
Блок-схемы
Основные алгоритмические структуры изображаются с помощью специальных графических символов. Все составляющие блок-схемы соединяются между собой в той последовательности, в какой они должны быть исполнены.
Кроме того, в алгоритмах используются разветвляющие и циклические блоки.
Обязательными блоками являются блоки начала и конца алгоритма. Между ними размещаются остальные блоки алгоритма.
Операторный блок (блок действия) содержит команды обработки данных.
Блок проверки условия предполагает 2 варианта дальнейшего развития решения задачи, в зависимости от того или иного выполнения поставленного условия.
Блоки ввода или вывода данных. Для выполнения алгоритма необходимы не только команды, но и данные, поступающие из вне. Для получения этих данных используется блок ввода. Для того, чтобы можно было вывести результат выполнения программы, либо какое-нибудь сообщение используют блок вывода.
Ниже на рисунке представлены графические изображения основных блоков алгоритма.
