Praktycznie wszystko w naszym świecie podlega pewnym prawom i zasadom. Współczesna nauka nie stoi w miejscu, dzięki czemu ludzkość zna wiele formuł i algorytmów, po których można obliczyć i odtworzyć wiele działań i struktur stworzonych przez naturę oraz wcielić w życie wymyślone przez człowieka idee.
W tym artykule przeanalizujemy podstawowe pojęcia algorytmu.
Historia powstawania algorytmów
Algorytm - koncepcja, która pojawiła się w XII wieku. Samo słowo „algorytm” pochodzi od łacińskiej interpretacji nazwiska słynnego bliskowschodniego matematyka Muhammada al-Khwarizmi, który napisał książkę „O liczeniu Indian”. Ta książka opisuje, jak poprawnie pisać liczby naturalne za pomocą cyfr arabskich i opisuje algorytm działań z kolumną nad takimi liczbami.
W XII wieku książka „O indyjskim rachunku” została przetłumaczona na łacinę i wtedy pojawiła się ta definicja.
Interakcja algorytmu z człowiekiem i maszyną
Tworzeniealgorytm wymaga kreatywnego podejścia, więc tylko żywa istota może stworzyć nową listę kolejnych działań. Ale do wykonania istniejących instrukcji nie trzeba mieć fantazji, nawet bezduszna technologia sobie z tym poradzi.
Doskonałym przykładem dokładnego wykonania danej instrukcji jest pusta kuchenka mikrofalowa, która nadal działa pomimo braku w niej jedzenia.
Podmiot lub obiekt, który nie musi rozumieć istoty algorytmu, nazywany jest wykonawcą formalnym. Osoba może również zostać wykonawcą formalnym, ale w przypadku, gdy ta lub inna akcja jest nieopłacalna, myślący wykonawca może zrobić wszystko po swojemu. Dlatego głównymi wykonawcami są komputery, kuchenki mikrofalowe, telefony i inny sprzęt. Pojęcie algorytmu w informatyce ma ogromne znaczenie. Każdy algorytm jest kompilowany z oczekiwaniem konkretnego podmiotu, z uwzględnieniem dopuszczalnych działań. Te obiekty, do których podmiot może zastosować instrukcje, stanowią środowisko wykonawcy.
Praktycznie wszystko w naszym świecie podlega pewnym prawom i zasadom. Współczesna nauka nie stoi w miejscu, dzięki czemu ludzkość zna wiele formuł i algorytmów, po których można obliczyć i odtworzyć wiele działań i tworów natury oraz wcielić w życie wymyślone przez człowieka idee. W tym artykule przeanalizujemy podstawowe pojęcia algorytmu.
Co to jest algorytm?
Większość czynności, które wykonujemy w życiu, wymaga przestrzegania szeregu zasad. Od tego, ile dana osoba ma prawidłowe wyobrażenie o tymco, jak i w jakiej kolejności powinien robić, zależy od jakości i rezultatu powierzonych mu zadań. Od dzieciństwa rodzice starali się opracować w swoim dziecku algorytm głównych działań, na przykład: wstawanie, ścielenie łóżka, mycie i mycie zębów, wykonywanie ćwiczeń, śniadanie itp., lista, którą dana osoba robi całe życie rano można również uznać za rodzaj algorytmu.
Algorytm to pojęcie, które odnosi się do zestawu instrukcji, których dana osoba musi przestrzegać, aby rozwiązać określony problem.
Ogólnie rzecz biorąc, algorytm ma wiele definicji, kilku naukowców inaczej go charakteryzuje.
Jeżeli algorytm używany przez osobę na co dzień jest inny dla każdego i może się zmieniać w zależności od wieku i sytuacji, w jakich znajduje się wykonawca, to zestaw czynności, które należy wykonać, aby rozwiązać problem matematyczny lub korzystanie z technologii jest takie samo dla wszystkich i zawsze pozostaje takie samo.
Istnieje inna koncepcja algorytmu, różnią się także rodzaje algorytmów - na przykład dla osoby, która dąży do celu, i dla technologii.
W naszej epoce technologii informacyjnej ludzie codziennie wykonują zestaw instrukcji stworzonych przed nimi przez innych ludzi, ponieważ technologia wymaga precyzyjnego wykonania serii działań, gdy jest używana. Dlatego głównym zadaniem nauczycieli w szkołach jest nauczenie dzieci korzystania z algorytmów, szybkiego uchwycenia i zmiany istniejących reguł zgodnie z obecną sytuacją. Jedną z nich jest struktura algorytmupojęć, które są studiowane na lekcji matematyki i informatyki w każdej szkole.
Podstawowe właściwości algorytmu
1. Dyskretność (sekwencja poszczególnych czynności) – dowolny algorytm powinien być reprezentowany jako seria prostych czynności, z których każda powinna rozpocząć się po wykonaniu poprzedniej.
2. Pewność – każde działanie algorytmu powinno być na tyle proste i jasne, aby wykonawca nie miał żadnych pytań i nie miał swobody działania.
3. Wydajność - opis algorytmu powinien być jasny i kompletny, aby po wykonaniu wszystkich instrukcji zadanie osiągnęło swój logiczny koniec.
4. Charakter masowy - algorytm powinien mieć zastosowanie do całej klasy problemów, które można rozwiązać jedynie poprzez zmianę liczb w algorytmie. Chociaż istnieje opinia, że ostatni punkt nie dotyczy algorytmów, ale wszystkich metod matematycznych w ogóle.
Często w szkołach, aby umożliwić dzieciom lepsze zrozumienie algorytmów, nauczyciele używają przykładu gotowania z książki kucharskiej, wytwarzania leków na receptę lub tworzenia procesu produkcji mydła w oparciu o lekcje mistrzowskie. Biorąc jednak pod uwagę drugą właściwość algorytmu, która mówi, że każdy element algorytmu musi być na tyle klarowny, aby mógł go wykonać absolutnie każda osoba, a nawet maszyna, możemy stwierdzić, że każdy proces, który wymaga przynajmniej jakiegoś rodzaju wyobraźni, algorytm nie może być nazwany. A gotowanie i robótki ręczne wymagają pewnych umiejętności i dobrze rozwiniętej wyobraźni.
Istnieją różne rodzaje algorytmów,ale są trzy główne.
Algorytm cykliczny
W tym typie niektóre elementy są powtarzane kilka razy. Lista czynności, które należy powtórzyć, aby osiągnąć cel, nazywana jest treścią algorytmu.
Iteracja pętli to wykonanie wszystkich elementów zawartych w ciele pętli. Części pętli, które są stale wykonywane określoną liczbę razy, nazywane są pętlą o stałej liczbie iteracji.
Te części cyklu, których częstotliwość zależy od wielu warunków, nazywane są nieokreślonymi.
Najprostszy rodzaj cyklu jest ustalony.
Istnieją dwa rodzaje algorytmów cyklicznych:
- Pętla z warunkiem wstępnym. W tym przypadku treść pętli sprawdza swój stan przed wykonaniem.
- Pętla z warunkiem końcowym. W pętli z warunkiem końcowym warunek jest sprawdzany po zakończeniu pętli.
Liniowe typy algorytmów
Instrukcje takich obwodów są wykonywane jeden raz w kolejności, w jakiej są prezentowane. Na przykład proces ścielenia łóżka lub szczotkowania zębów można uznać za algorytm liniowy. Ten typ obejmuje również przykłady matematyczne, w których występują tylko operacje dodawania i odejmowania.
Algorytm rozgałęziania
Istnieje kilka opcji typu rozgałęzienia, które zostaną zastosowane w zależności od warunku.
Przykład. Pytanie: „Czy pada deszcz?” Opcje odpowiedzi: „Tak” lub „Nie”. Jeśli"tak" - otwórz parasol, jeśli "nie" - włóż parasol do torby.
Algorytm pomocniczy
Algorytm pomocniczy może być używany w innych algorytmach, podając tylko jego nazwę.
Terminy znalezione w algorytmach
Warunek znajduje się między słowami „jeśli” i „to”.
Na przykład: jeśli znasz angielski, naciśnij jeden. W tym zdaniu warunkiem będzie część wyrażenia „znasz angielski”.
Dane to informacje, które niosą określone obciążenie semantyczne i są prezentowane w taki sposób, że mogą być przesyłane i wykorzystywane w tym algorytmie.
Proces algorytmiczny - rozwiązywanie problemu według algorytmu z wykorzystaniem określonych danych.
Struktura algorytmu
Algorytm może mieć inną strukturę. W celu opisania algorytmu, którego koncepcja zależy również od jego struktury, można użyć wielu różnych sposobów, na przykład: słownego, graficznego, za pomocą specjalnie opracowanego języka algorytmicznego.
Która metoda zostanie zastosowana zależy od kilku czynników: złożoności zadania, stopnia szczegółowości procesu rozwiązywania problemu itp.
Wersja graficzna algorytmu
Algorytm graficzny - koncepcja, która implikuje dekompozycję czynności, które należy wykonać, aby rozwiązać określony problem, zgodnie z określonymi kształtami geometrycznymi.
Diagramy graficzne nie są wyświetlane losowo. Aby mogliaby zrozumieć jakąkolwiek osobę, najczęściej używane są schematy blokowe i struktogramy Nassi-Schneiderman.
Ponadto schematy blokowe są rysowane zgodnie z GOST-19701-90 i GOST-19.003-80. Rysunki graficzne użyte w algorytmie są podzielone na:
- Podstawowe. Główne obrazy służą do wskazania operacji potrzebnych do przetworzenia danych podczas rozwiązywania problemu.
- Pomocniczy. Obrazy pomocnicze są potrzebne do wskazania poszczególnych, a nie najważniejszych elementów rozwiązania problemu.
W algorytmie graficznym kształty geometryczne używane do reprezentowania danych są nazywane blokami.
Wszystkie bloki idą w kolejności „od góry do dołu” i „od lewej do prawej” - to jest prawidłowy kierunek przepływu. Przy prawidłowej kolejności linie łączące bloki ze sobą nie pokazują kierunku. W innych przypadkach kierunek linii jest oznaczony strzałkami.
Prawidłowy schemat algorytmu nie powinien mieć więcej niż jednego wyjścia z bloków przetwarzania i mniej niż dwóch wyjść z bloków odpowiedzialnych za operacje logiczne i sprawdzanie warunków.
Jak poprawnie zbudować algorytm?
Struktura algorytmu, jak wspomniano powyżej, musi być zbudowana zgodnie z GOST, w przeciwnym razie nie będzie zrozumiała i dostępna dla innych.
Ogólna metodologia nagrywania obejmuje następujące elementy:
Nazwa, dzięki której będzie jasne, jaki problem można rozwiązać za pomocą tego schematu.
Każdy algorytm musi mieć wyraźnie oznaczony początek i koniec.
Algorytmywszystkie dane, zarówno wejściowe, jak i wyjściowe, muszą być jasno i jasno opisane.
Podczas kompilowania algorytmu należy zwrócić uwagę na czynności, które pozwolą na wykonanie czynności niezbędnych do rozwiązania problemu na wybranych danych. Przybliżony widok algorytmu:
- Nazwa chemii.
- Dane.
- Rozpocznij.
- Drużyny.
- Koniec.
Właściwa konstrukcja układu znacznie ułatwi obliczenia algorytmów.
Kształty geometryczne odpowiedzialne za różne działania w algorytmie
Owal poziomy - początek i koniec (znak końca).
Prostokąt poziomy - obliczenia lub inne działania (znak procesu).
Równoległobok poziomy - wejście lub wyjście (znak danych).
Romb poziomy - sprawdzenie stanu (znak decyzji).
Wydłużony, poziomy sześciokąt - modyfikacja (znak przygotowania).
Modele algorytmów pokazano poniżej.
Formuła-werbalna wersja konstrukcji algorytmu.
Algorytmy formułowo-werbalne są napisane w dowolnej formie, w profesjonalnym języku obszaru, do którego należy zadanie. Opis działań w ten sposób realizowany jest za pomocą słów i formuł.
Pojęcie algorytmu w informatyce
W dziedzinie komputerów wszystko opiera się na algorytmach. Bez jasnych instrukcji wprowadzonych w postaci specjalnego kodu żadna technika nie zadziała aniprogram. Na lekcjach informatyki uczniowie starają się podać podstawowe pojęcia dotyczące algorytmów, nauczyć ich obsługi i samodzielnego tworzenia.
Tworzenie i używanie algorytmów w informatyce jest procesem bardziej kreatywnym niż na przykład wykonywanie instrukcji rozwiązywania problemu matematycznego.
Istnieje również specjalny program "Algorytm", który pomaga ludziom, którzy nie znają się na programowaniu, tworzyć własne programy. Taki zasób może stać się nieodzownym pomocnikiem dla tych, którzy stawiają pierwsze kroki w informatyce i chcą tworzyć własne gry lub dowolne inne programy.
Z drugiej strony każdy program jest algorytmem. Ale jeśli algorytm przenosi tylko działania, które należy wykonać, wstawiając jego dane, to program już przenosi gotowe dane. Kolejna różnica polega na tym, że program może być opatentowany i stanowić własność prywatną, ale algorytm nie. Algorytm to pojęcie szersze niż program.
Wniosek
W tym artykule przeanalizowaliśmy pojęcie algorytmu i jego rodzaje, dowiedzieliśmy się, jak poprawnie pisać schematy graficzne.
