Algoritm: concept, proprietăți, structură și tipuri

Practic, totul din lumea noastră este supus unor legi și reguli. Știința modernă nu se opune în continuare, astfel încât masa de formule și algoritmi umanității cunoscute, după care este posibil să se calculeze și să recreeze o varietate de activități și structuri create prin natura lor, și de a aduce la viață ideea unei făcut om.

În acest articol, vom discuta conceptele de bază ale algoritmului.

Istoricul apariției algoritmilor

Algoritmul este un concept care a apărut în secolul al XII-lea. Cuvântul "algoritm" provine din interpretarea latină a numelui celebrului matematician din Orientul Mijlociu, Mohammed al-Khorezmi, care a scris cartea "În contul indian". Această carte descrie modul de înregistrare corectă numere naturale, utilizând Cifre arabe, și este prezentată descrierea algoritmului de acțiuni de către o coloană cu astfel de numere.

În secolul al XII-lea, cartea "În contul indian" a fost tradusă în limba latină, atunci această definiție a apărut.

Interacțiunea algoritmului cu un om și o mașină

Crearea unui algoritm necesită o abordare creativă, astfel încât o nouă listă de acțiuni secvențiale poate crea doar o ființă vie. Dar pentru executarea instrucțiunilor existente, nu este nevoie să ai imaginație, chiar și tehnologia fără suflet se va descurca cu ea.

Un exemplu excelent de execuție exactă a unei instrucțiuni date este un cuptor cu microunde gol, care continuă să funcționeze, în ciuda lipsei de alimente în interiorul acestuia.

Un subiect sau un obiect care nu are nevoie să se scufunde în esența algoritmului se numește interpret formalizat. O persoană poate deveni, de asemenea, un interpret formal, dar în cazul acțiunilor neprofitabile, un interpret de gândire poate face totul în felul său. Prin urmare, principalii interpreți sunt computerele, microundele, telefoanele și alte echipamente. Conceptul de algoritm în informatică este de cea mai mare importanță. Fiecare algoritm este compilat prin calcularea unui subiect specific, ținând seama de acțiunile admise. Obiectele la care subiectul poate aplica instrucțiunile sunt mediul executorului.

Practic, totul din lumea noastră este supus unor legi și reguli. Știința modernă nu se opune în continuare, astfel încât masa de formule și algoritmi umanității cunoscute, după care este posibil să se calculeze și să recreeze setul de acțiuni și creații ale naturii și să realizeze ideile inventate de om. În acest articol, vom discuta conceptele de bază ale algoritmului.

Ce este un algoritm?

Cele mai multe dintre acțiunile pe care le facem în timpul vieții noastre necesită respectarea mai multor reguli. Cu privire la măsura în care o persoană are o idee reală despre ceea ce, cum și în ce ordine trebuie să facă, calitatea și rezultatul sarcinilor care îi sunt atribuite depind. Încă din copilărie, părinții încearcă să lucreze în Ciad algoritm acțiuni de bază, cum ar fi sa: trezire, umple patul, se spală și se spele pe dinti, fac exerciții, micul dejun și așa mai departe, lista pe care omul realizează toată viața în dimineața poate fi, de asemenea, considerat un fel de algoritm ...

Algoritmul - acest concept, Aceasta este o colecție de instrucțiuni care trebuie efectuate de o persoană pentru a rezolva o problemă specifică.

În general, algoritmul are multe definiții, mai mulți oameni de știință îl caracterizează în moduri diferite.

Dacă algoritmul utilizat de om în fiecare zi, fiecare are propria lui, și poate varia în funcție de vârsta și situațiile în care este un interpret, apoi un set de acțiuni care urmează să fie efectuate pentru a rezolva o problemă de matematică sau pentru utilizarea tehnologiei, unul pentru toți și întotdeauna rămâne aceeași.

Există un concept diferit algoritm, tipuri de algoritmi de asemenea, variază - de exemplu, pentru o persoană care urmărește un obiectiv și pentru o tehnologie.

În epoca noastră de tehnologie a informației, oamenii efectuează zilnic un set de instrucțiuni create de alte persoane, deoarece tehnica necesită utilizarea executării exacte a unui număr de acțiuni. Prin urmare, sarcina principală a cadrelor didactice din școli este de a învăța copiii cum să folosească algoritmi, să înțeleagă rapid și să modifice regulile existente în conformitate cu situația actuală. Structura algoritmului este unul din acele concepte care este studiat în lecția de matematică și informatică din fiecare școală.

Principalele proprietăți ale algoritmului

1. Discreție (secvența acțiunilor individuale) - orice algoritm ar trebui reprezentat sub forma unei serii de acțiuni simple, fiecare dintre acestea urmând să înceapă după finalizarea celui precedent.

2. Siguranță - fiecare acțiune a algoritmului ar trebui să fie atât de simplă și de înțeles încât interpretul nu are întrebări și nu rămâne liber să acționeze.

3. Eficacitate - descrierea algoritmului ar trebui să fie înțeleasă și completă, astfel încât, după finalizarea tuturor instrucțiunilor, sarcina să ajungă la un sfârșit logic.

4. Massivitate - algoritmul ar trebui să fie aplicabil unei întregi clase de probleme, care poate fi rezolvată numai prin modificarea cifrelor din algoritm. Deși există o opinie că ultimul punct nu se referă la algoritmi, ci la toate metodele matematice în general.

De multe ori în școli pentru a oferi copiilor o descriere clară a algoritmilor, profesori citeaza exemplul de carte de bucate de gătit, ceea ce face medicamente prescrise sau procesul de luare de săpun se bazează pe clasa de master. Cu toate acestea, având în vedere a doua proprietate a algoritmului, care prevede că fiecare punct al algoritmului trebuie să fie atât de evident că se poate efectua absolut oricine și chiar o mașină, se poate concluziona că orice proces care necesită o manifestare de cel puțin unele algoritm fantezie nu poate fi numit. Și gătitul și lucrul cu ace au nevoie de anumite abilități și de o imaginație bine dezvoltată.

Există diferite tipuri de algoritmi, dar există trei tipuri de bază.

Algoritmul ciclic

În acest tip, unele elemente se repetă de mai multe ori. Lista acțiunilor care trebuie repetate pentru atingerea scopului se numește corpul algoritmului.

Iterarea unei buclă este execuția tuturor elementelor care intră în corpul bucla.
Părțile bucla care sunt executate în mod repetat de un anumit număr de ori sunt numite un ciclu cu un număr fix de iterații.

Acele părți ale ciclului a căror frecvență de repetare depinde de o serie de condiții sunt numite nedeterminate.

Cel mai simplu tip de ciclu este fixat.

Există două tipuri de algoritmi ciclici:

• Ciclu cu condiție prealabilă. În acest caz, corpul buclei verifică starea sa înainte de a fi executat.

• Un ciclu cu o condiție ulterioară. Într-o buclă cu o condiție ulterioară, condiția este verificată după executarea buclei.

Tipuri liniare de algoritmi

Instrucțiunile acestor scheme sunt executate o dată în ordinea în care sunt prezentate. De exemplu, algoritmul liniar poate fi considerat procesul de reumplere a patului sau perierea dintilor. De asemenea, la acest tip sunt exemple matematice, în care există numai acțiunile de adunare și scădere.

Algoritmul ramificării

Într-un tip ramificat, există mai multe opțiuni pentru acțiuni, care dintre ele vor fi aplicate depinde de condiție.

Un exemplu. Întrebare: "Va ploua?" Răspunsurile sunt "Da" sau "Nu". Dacă "da" - deschideți umbrela, dacă "nu" - puneți umbrela în pungă.

Algoritm auxiliar

Algoritmul auxiliar poate fi folosit în alți algoritmi, specificând doar numele acestuia.

Termeni găsiți în algoritmi

condiție este între cuvintele "dacă" și "atunci".

De exemplu: dacă cunoașteți engleza, faceți clic pe una. În această teză, condiția face parte din expresia "cunoașteți engleza".

date - informații care poartă o anumită încărcătură semantică și sunt prezentate astfel încât să poată fi transmise și utilizate pentru acest algoritm.

Procesul algoritmic - rezolvarea unei probleme utilizând un algoritm care utilizează anumite date.

Structura algoritmului

Algoritmul poate avea o structură diferită. Pentru a descrie un algoritm al cărui concept depinde de structura sa, puteți utiliza o serie de metode diferite, de exemplu: verbale, grafice, folosind un limbaj algoritmic special dezvoltat.

Care dintre următoarele metode vor fi utilizate depinde de mai mulți factori: complexitatea sarcinii, gradul în care procesul de rezolvare a problemei trebuie detaliat și așa mai departe.

Varianta grafică a construcției algoritmului

Un algoritm grafic este un concept care implică descompunerea acțiunilor care trebuie efectuate pentru a rezolva o problemă specifică, în funcție de anumite figuri geometrice.

Schemele grafice nu sunt descrise ca fiind oribile. Pentru ca orice persoană să le înțeleagă, diagramele bloc și structurogramele lui Netsi-Schneiderman sunt cel mai adesea folosite.

De asemenea, diagramele bloc sunt afișate în conformitate cu GOST-19701-90 și GOST-19.003-80.
Diagramele grafice utilizate în algoritm sunt împărțite în:

• Cheia. Imaginile principale sunt folosite pentru a indica operațiile necesare pentru prelucrarea datelor în rezolvarea unei probleme.

• Auxiliar. Imaginile auxiliare sunt necesare pentru a indica elementele individuale, nu cele mai importante, ale soluției problemei.

În algoritmul grafic forme geometrice, Datele folosite pentru a se referi la date sunt numite blocuri.

Toate blocurile merg în ordinea "de sus în jos" și "de la stânga la dreapta" - aceasta este direcția corectă a fluxului. Cu succesiunea corectă, liniile care leagă blocurile nu indică direcția. În alte cazuri, direcția liniilor este indicată de săgeți.

Schema de algoritmi corecte nu trebuie să aibă mai mult de o ieșire din blocurile de procesare și mai puține două ieșiri din blocurile responsabile pentru operații logice și verificarea îndeplinirii condițiilor.

Cum se construiește corect un algoritm?

Structura algoritmului, așa cum sa menționat mai sus, ar trebui construită conform GOST, altfel nu va fi ușor de înțeles și accesibil altora.

Metodologia generală pentru înregistrare include următoarele elemente:

Numele cu care va fi clar ce sarcină poate fi rezolvată cu ajutorul acestei scheme.

Fiecare algoritm ar trebui să indice în mod clar începutul și sfârșitul.

Algoritmii trebuie să descrie în mod clar și clar toate datele, atât datele de intrare cât și cele de ieșire.

La compilarea algoritmului, merită notate acțiunile care vă vor permite să efectuați acțiunile necesare pentru rezolvarea problemei asupra datelor selectate. O formă aproximativă a algoritmului:

• Numele schemei.
• Date.
• Începutul.
• Echipa.
• Sfârșitul.

Construcția corectă a schemei va facilita în mare măsură calcularea algoritmilor.

Figuri geometrice responsabile pentru diferite acțiuni în algoritm

Ovalul situat orizontal este începutul și sfârșitul (semnul de finalizare).

Poziție orizontală - calculație sau alte acțiuni (semn de proces).

Paralelogram localizat pe orizontală - intrare sau ieșire (semn de date).

Un diamant plasat pe orizontală este un test al stării (semn de rezoluție).

Un hexagon alungit, orizontal, este o modificare (semn de pregătire).

Modelele de algoritmi sunt prezentate mai jos în figură.

Varianta formală a construcției algoritmului.

Algoritmii în formă de cuvinte sunt scrise într-o formă arbitrară, în limba profesională a zonei de care aparține problema. Descrierea acțiunilor în acest fel este realizată cu ajutorul cuvintelor și formulelor.

Noțiunea de algoritm în informatică

În câmpul computerului, totul este construit pe algoritmi. Fără instrucțiuni clare introduse sub forma unui cod special, nicio tehnică sau program nu va funcționa. La lecțiile de informatică studenții încearcă să dea conceptele de bază ale algoritmilor, să-i învețe cum să le folosească și să-i creeze ei înșiși.

Crearea și utilizarea algoritmilor în informatică este un proces mai creativ decât, de exemplu, îndeplinirea instrucțiunilor de rezolvare a unei probleme în matematică.

Există, de asemenea, un program special numit "Algoritm" care ajută persoanele care nu au cunoștințe în programare să își creeze propriile programe. O astfel de resursă poate deveni un asistent indispensabil pentru cei care fac primii pași în domeniul informaticii și doresc să își creeze propriile jocuri sau alte programe.

Pe de altă parte, orice program este un algoritm. Dar dacă algoritmul efectuează numai acțiunile care trebuie efectuate prin introducerea datelor sale, programul poartă deja datele finale. O altă diferență este că programul poate fi patentat și proprietate privată, însă nu există un algoritm. Algoritmul este un concept mai amplu decât un program.

producție

În acest articol, am dezasamblat conceptul de algoritm și tipurile acestuia, am învățat cum să scriem corect scheme grafice.