Понятие алгоритма, способы описания и виды

Понятие алгоритма, способы описания и виды

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЛГОРИТМА

.1 Свойства алгоритмов           

.2 Правила построения алгоритмов

. ВИДЫ АЛГОРИТМОВ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ          

. МЕТОДЫ ИЗОБРАЖЕНИЕ АЛГОРИТМОВ

.1 Словесное описание алгоритма

.2 Блок-схема алгоритма

.3 Псевдокод

.4 Программное представление алгоритма

. АВТОМАТИЗАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМИЗАЦИИ

5. ЗНАЧЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ПРИ РЕШЕНИИ ПОВСЕДНЕВНЫХ ЗАДАЧ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ      

ВВЕДЕНИЕ

Слово «алгоритм» происходит от имени великого среднеазиатского ученого 8-9 вв.  Аль-Хорезми <#"865779.files/image001.gif">Вычислительное действие или последовательность действий

Решение

Проверка условий

Модификация

Начало цикла

Предопределенный процесс            Вычисления по подпрограмме, стандартной подпрограмме

Блок «процесс» применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значение, форму представления или размещения данных. Для улучшения наглядности схемы несколько отдельных блоков обработки можно объединять в один блок. Представление отдельных операций достаточно свободно.

Блок «решение» используется для обозначения переходов управления по условию. В каждом блоке «решение» должны быть указаны вопрос, условие или сравнение, которые он определяет.

Блок «модификация» используется для организации циклических конструкций. (Слово модификация означает видоизменение, преобразование). Внутри блока записывается параметр цикла, для которого указываются его начальное значение, граничное условие и шаг изменения значения параметра для каждого повторения.

Блок «предопределенный процесс» используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращений к библиотечным подпрограммам. Пример составления блок-схемы представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Пример блок - схемы алгоритма нахождения максимального из двух значений.

3.3 Псевдокод

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов. Он занимает промежуточное место между естественным и формальным языками.

С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.

В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя. Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

Примером псевдокода является школьный алгоритмический язык в русской нотации, описанный в учебнике А.Г. Кушниренко и др. «Основы информатики и вычислительной техники».

Пример записи алгоритма на школьном алгоритмическом языке:

алг Сумма квадратов (арг цел n, рез цел S)

дано | n > 0

надо | S = 1*1 + 2*2 + 3*3 + ... + n*n

начцел i

ввод n; S:=0

нц для i от 1 до n

S:=S+i*i

кц

вывод "S = ", S

кон

.4 Программное представление алгоритма

При записи алгоритма в словесной форме, в виде блок-схемы или на псевдокоде допускается определенный произвол при изображении команд. Вместе с тем такая запись точна настолько, что позволяет человеку понять суть дела и исполнить алгоритм.

Однако на практике в качестве исполнителей алгоритмов используются специальные автоматы - компьютеры. Поэтому алгоритм, предназначенный для исполнения на компьютере, должен быть записан на «понятном» ему языке. И здесь на первый план выдвигается необходимость точной записи команд, не оставляющей места для произвольного толкования их исполнителем.

Следовательно, язык для записи алгоритмов должен быть формализован. Такой язык принято называть языком программирования, а запись алгоритма на этом языке - программой для компьютера.

Порядок разработки иерархической схемы реализации алгоритмов

К основным методам структурного программирования относится, прежде всего, отказ от бессистемного употребления оператора непосредственного перехода и преимущественное использование других структурированных операторов, методы нисходящего проектирования разработки программы, идеи пошаговой детализации и некоторые другие соглашения, касающиеся дисциплины программирования.

Всякая программа, в соответствии со структурным подходом к программированию, может быть построена только с использованием трех основных типов блоков.

. Функциональный блок, который на блок-схеме изображается в виде прямоугольников с одним входом и одним выходом:

Рисунок 2 - Функциональный блок

Функциональному блоку в языках программирования соответствуют операторы ввода и вывода или любой оператор присваивания.

В виде функционального блока может быть изображена любая последовательность операторов, выполняющихся один за другим, имеющая один вход и один выход.

. Условная конструкция. Этот блок включает проверку некоторого логического условия (P), в зависимости от которого выполняется либо один (S1), либо другой (S2) операторы:

Рисунок 3 - Условная конструкция

. Блок обобщенного цикла. Этот блок обеспечивает многократное повторение выполнения оператора S пока выполнено логическое условие P:

Рисунок 4 - Блок обобщенного цикла

При конструировании программы с использованием рассмотренных типов блоков эти блоки образуют линейную цепочку так, что выход одного блока подсоединяется ко входу следующего. Таким образом, программа имеет линейную структуру, причем порядок следования блоков соответствует порядку, в котором они выполняются.

Такая структура значительно облегчает чтение и понимание программы, а также упрощает доказательство ее правильности. Так как линейная цепочка блоков может быть сведена к одному блоку, то любая программа может, в конечном итоге, рассматриваться как единый функциональный блок с один входом и одним выходом.

При нисходящем методе конструирования алгоритма и программы первоначально рассматривается вся задача в целом. На каждом последующем этапе задача разбивается на более мелкие подзадачи, каждая подзадача, в конечном итоге на еще более мелкие подзадачи и так до тех пор, пока не будут получены такие подзадачи, которые легко кодируются на выбранном языке программирования. При этом на каждом шаге уточняются все новые и новые детали («пошаговая детализация»).

В процессе нисходящего проектирования сохраняется строгая дисциплина программирования, то есть разбиение на подзадачи осуществляется путем применения только рассмотренных типов конструкций (функциональный блок, условная конструкция, обобщенный цикл), поэтому, в конечном итоге, получается хорошо структурированная программа.

4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМИЗАЦИИ

Автоматизация сопровождает человеческое общество с момента его зарождения. Она внутренне присуща его развитию. В методологии ее определяют как замещение процессов человеческой деятельности процессами технических устройств. Любопытство заставляло наших предков изучать окружающий мир. Как только они познавали какой-нибудь элемент его, лень толкала их к созданию устройств, которые выполняли бы работу за них. Даже пещерный человек, взяв палку в руки, освободил себя от необходимости залезать на дерево. С каждым новым открытием, человек снимал с себя какую-нибудь обязанность и перекладывал ее на подручные средства, на животных, потом на машины.

Сегодня любое, предприятие имеет дело с потоками различной информации, которые нуждаются в быстрой и оперативной обработке. Количество информации зависит в основном от размера предприятия и вида деятельности, чем больше предприятие, тем больше объём и уровень сложности обрабатываемой информации. Огромную помощь здесь оказывают современные компьютерные информационные технологии, профессионально разработанная компьютерная информационная система может существенно облегчить жизнь бухгалтерии и руководителям, позволит вести оперативный учёт на предприятии быстро и точно, предоставит широкие возможности анализа, автоматизировав учётные операции, избавит от огромного количества лишней бумаги.

Проектирование информационной системы является, пожалуй, самым важным элементом автоматизации деятельности предприятия. Правильно спроектировать систему означает обеспечить бόльшую часть успеха всего проекта автоматизации. Очень частой ошибкой является внедрение информационной системы при отсутствии какой-либо четко сформулированной системы управления. То есть выражение «создать систему правления» воспринимается как «внедрить нечто компьютерное». Нужно четко осознавать, что система управления первична, а уже создание информационной системы на ее основе, или, попросту говоря, ее реализация в компьютерном виде - вторична.

Многие компании верят в то, что одна только автоматизация приведет к улучшению финансово-экономической ситуации, и начинают усилия по реализации информационных систем непосредственно с автоматизации, пропуская критические шаги понимания и упрощения своих бизнес процессов. Но нередко эти процессы настолько неупорядочены, что, в общем, создают впечатление хаоса на предприятии. Как известно, автоматизировать хаос далеко не просто, если невозможно. Поэтому прежде чем создавать информационную систему следует пересмотреть систему управления в организации. Изменение бизнес процессов называют реинжинирингом (businessprocessesreengineering).

Так, для начала нужно упорядочить схему бизнес процессов и систему управления организации в целом:

определиться с организационной штатной структурой,

разработать механизм финансово-экономического управления компанией (в том числе определить центры ответственности),

произвести выделение основных технологических потоков (процессов),

разработать механизмы организационного управления технологическими потоками,

на основании созданных механизмов управления сформировать технологию финансового анализа и управления деятельностью технологических потоков.

Если будут иметься вышеперечисленные технологии, будет значительно легче разработать информационную систему. Однако, часто приходится упрощать бизнес процессы на предприятии, для того, чтобы было проще описать их на языке компьютеров.

Организация - это набор правил и процедур. Информационная система это тоже набор правил и процедур, поэтому следует понимать какие инструкции и процедуры какими заменить. Не следует также забывать о человеческом факторе при создании информационной системы. Во-первых, именно людям придется работать с системой - одна работать она в любом случае не сможет. Во-вторых, служащие могут улучшить (или упростить) процессы, с которыми они ежедневно встречаются. Автоматизация должна происходить только после того, как служащие поймут процесс и примут решение о необходимости автоматизации.

После проведения формирования четкой системы управления, начинается непосредственно процесс проектирования информационной системы. Важно, чтобы в проектировании системы участвовали по возможности все сотрудники, которые будут с ней работать. Это позволит определить небольшие особенности и частные потребности в работе каждого отдела организации, поскольку только пользователи будущей системы лучше всего знают, что им нужно.

В проектировании информационной системы также должны участвовать ее разработчики, то есть те, кто будет ее создавать. К выбору разработчика информационной системы нужно подходить очень осторожно. Основными критериями в выборе разработчика являются опыт работы в области создания информационных систем, количество успешно внедренных данной компанией систем на российских предприятиях.

Финансовый менеджер и руководство предприятия должны относиться к автоматизации, как к проекту, то есть определить все стадии, характеристик, временные рамки и бюджет. Основными этапами работы над проектом по автоматизации являются:

.  Проведение обследования с целью описания бизнес процессов организации.

.  Разработка технического задания на систему автоматизации.

.  Разработка технического проекта системы.

.  Разработка системы (иногда называемая настройкой).

.  Различные стадии и этапы внедрения, опытной и промышленной эксплуатации.

.  Выполнение доработок в соответствии с изменившимися потребностями организации.

Результатом проектирования системы является строго формализованное описание, как объекта ее автоматизации, так и ее самой - это и есть алгоритм деятельности предприятия, а значит и деятельности людей, которые на нем трудятся.

6. ЗНАЧЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ПРИ РЕШЕНИИ ПОВСЕДНЕВНЫХ ЗАДАЧ

Информатика, как и арифметика, тоже дает явно необходимые знания для выживания человека в современном мире. Например, умение программировать домашнюю бытовую технику: видеомагнитофон (составление списка записываемых телепередач), магнитофон (составление списка записываемых дорожек аудио-CD), сотовый телефон (запоминание номеров, установка параметров, управление роумингом, управление голосовой почтой), часы и таймеры в любом бытовом приборе (выставление и корректировка времени), микроволновые печи, кофеварки, хлебопечки, телевизоры, наконец, компьютеры.

Здесь под программированием понимается составление плана дальнейших действий домашнего прибора - составление алгоритма, запись этого алгоритма на языке прибора (кодирование в соответствии с прилагаемой инструкцией) с последующей загрузкой составленной программы в компьютер (домашнего) прибора.

Пусть надо запрограммировать запись на видеомагнитофоне - на 4 канале с 10.00 утра до 11.25. Это программа в голове у человека кодируется примерно так:

ПОКА НЕ 10.00 - НИЧЕГО НЕ ДЕЛАТЬ

УСТАНОВИТЬ КАНАЛ НОМЕР 4

ВКЛЮЧИТЬ ЗАПИСЬ

ПОКА НЕ 11.25 - НИЧЕГО НЕ ДЕЛАТЬ

ВЫКЛЮЧИТЬ ЗАПИСЬ

Далее эта программа должна быть перекодирована на язык видеомагнитофона:

ВЫБРАТЬ СВОБОДНОЕ МЕСТО

УСТАНОВИТЬ "ДАТА ЗАПИСИ" = СЕГОДНЯ

УСТАНОВИТЬ "НАЧАЛО ЗАПИСИ" = 10:00

УСТАНОВИТЬ "ОКОНЧАНИЕ ЗАПИСИ" = 11:25

УСТАНОВИТЬ "НОМЕР ТЕЛЕКАНАЛА" = 4

Загрузка данной программы в видеомагнитофон состоит в нажатии на пульте видеомагнитофона соответствующих кнопок для каждой строки программы.

Компьютер - это такой очень сложный и универсальный домашний прибор. Компьютерная программа является планом дальнейших действий компьютера так же, как программа домашнего прибора является планом дальнейших действий этого прибора. Вывод: программирование компьютеров ничем не отличается от программирования в быту.

Может ли человек, не прошедший никакого курса информатики в школе, разобраться с этим набором современных домашних помощников? Это очень трудный вопрос. На него нельзя ответить однозначно. Известно, что люди старшего поколения сталкиваются с определенными трудностями при проведении даже элементарных действий по программированию современной домашней техники. Конечно, проще всего это объяснить старческим маразмом или отсутствием современной техники в домах «пожилых родителей». Но это не так - программированию можно учить. А когда вокруг все техническое окружение становится программируемым - нужно учить!

Как научить человека узнавать, правильно ли составлена программа для домашнего помощника? Для этого человеку надо представить себя «домашним прибором» с полным набором функций-инструкций и исполнить («прокрутить» у себя в голове) составленную программу. А приборов много, каждый имеет свой язык, и приходится постоянно быть выполнителем программ, составленных на разных языках для разных приборов.

Программы из двух-трех шагов можно просто запомнить и считать своими рефлексами: «хочу кушать - жму кнопку два, когда загорится лампочка - можно кушать». Но жить, зазубривая все нужные программы, - не получится. Программируемых приборов так много, инструкции к ним так объемны, требуемые программы так длинны, запоминать команды на языках приборов так лень. Для телевизора, например, нельзя благоприобрести рефлекс: НАЖАТЬ КНОПКУ ОДИН, ДОКРУТИТЬ РУЧКУ ДВА, ПОВТОРИТЬ ВСЕ СНАЧАЛА ДЛЯ КАНАЛОВ 1-32, ЕСЛИ ТЕЛЕКАНАЛЫ УЖЕ НАСТРОЕНЫ, НИЧЕГО НЕ ДЕЛАТЬ. Как минимум в данной инструкции нужно понимать, как менять номера каналов.

Без умения программировать разнообразные устройства человеку сегодня жить трудно, а завтра будет просто невозможно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нынешнее время многие называют «веком прогресса». Прогресса технического, научного, интеллектуального. Мы оказались под влиянием знаний, порождающих развитие все новых современных технологий, разработку продуктов, создание которых ранее считалось невозможным, интеллектуальное развитие специалистов, воплощающих многочисленные «умные» идеи в жизнь.

Алгоритм - это точно определённая инструкция, последовательно применяя которую к исходным данным, можно получить решение задачи. Для каждого алгоритма есть некоторое множество объектов, допустимых в качестве исходных данных. Например, в алгоритме деления вещественных чисел делимое может быть любым, а делитель не может быть равен нулю.

Алгоритм служит, как правило, для решения не одной конкретной задачи, а некоторого класса задач. Так, алгоритм сложения применим к любой паре натуральных чисел. В этом выражается его свойство массовости, то есть возможности применять многократно один и тот же алгоритм для любой задачи одного класса.

Для разработки алгоритмов и программ используетсяалгоритмизация - процесс систематического составления алгоритмов для решения поставленных прикладных задач. Алгоритмизация считается обязательным этапом в процессе разработки программ и решении задач на ЭВМ. Именно для прикладных алгоритмов и программ принципиально важны детерминированность, результативность и массовость, а также правильность результатов решения поставленных задач.

Алгоритм - это понятное и точное предписание, исполнительно совершить последовательность действий, направленных на достижение цели.

Алгоритм может быть записан словами и изображён схематически. Обычно сначала (на уровне идеи) алгоритм описывается словами, но по мере приближения к реализации он обретает всё более формальные очертания и формулировку на языке, понятном исполнителю (например,машинный код <#"865779.files/image012.gif">

program Project2;

{$APPTYPE CONSOLE};,b,c,d,u,t1,t2,t3,t4:real;max(r,k,s,p:real; var x:real);r>k then x:=r else x:=k;s>x then x:=s;p>x then x:=p;;min(r1,k1,s1,p1:real; var x1:real);r1<k1 then x1:=r1 else x1:=k1;s1<x1 then x1:=s1;p1<x1 then x1:=p1;;('Enter a, b, c, d');(a, b, c, d);(a+b,a-c,d*a,b*c,t1);(a-c,d+b,c*d,a+d,t2);(a-b,a+c,d+a,b*c,t3);(a+c,d*b,c-d,a-d,t4);:=(t1*t2)/(t3+t4);('u=',u:5:4);

readln.

Подробнее рассмотрим эту программу_1

Программа начинается с заголовка, в котором указывается зарезервированное слово, Programи имя программы в данном случаеZadanie_1.

{$APPTYPECONSOLE}

В фигурных скобках находится директива компилятора, указывающая на то, что создается консольное приложение.;раздел подключения модулей (библиотек) в данном случае подключен модуль SysUtils данные с подпрограммами которого могут быть использованы нашей программой в процессе всей работы.

Var,b,c,d,u,t1,t2,t3,t4:real;

Var-раздел объявления переменных в данном задании объявляется девять переменных (a,b,c,d,u,t1,t2,t3,t4) типа real(в который входят вещественные или действительные числа (1,25; -1,50; 2; 4; 51…)).

procedure max(r,k,s,p:real; var x:real);r>k then x:=r else x:=k;s>x then x:=s;p>x then x:=p;;min(r1,k1,s1,p1:real; var x1:real);r1<k1 then x1:=r1 else x1:=k1;s1<x1 then x1:=s1;p1<x1 then x1:=p1;

end;

Для вычисления значения переменной необходимо два раза найти максимальное из двух чисел и два раза найти минимальное из двух чисел. Это означает, что в решении общей задачи необходимо выделить подзадачу поиска маскимального и минимального из четырех чисел и оформить алгоритм решения в виде процедуры. Назовем процедуры maxиmin. Они будут иметь по пять параметров: четыре входных - r,k,s,p(для мах); r1,k1,s1,p1(для мин) и один выходной - x(для мах);x1(для мин). Следовательно, заголовок процедуры будет иметь вид:(r,k,s,p:real; varx:real); иproceduremin(r1,k1,s1,p1:real; varx1:real);

Составив заголовок процедуры, можно записать алгоритм вычисления результата:

procedure max(r,k,s,p:real; var x:real);r>k then x:=r else x:=k;s>x then x:=s;p>x then x:=p;;

иmin(r1,k1,s1,p1:real; var x1:real);r1<k1 then x1:=r1 else x1:=k1;s1<x1 then x1:=s1;p1<x1 then x1:=p1;

end;

Таким образом, мы сотавили описание процедур. Для того чтобы воспользоваться процедурами, их нужно вызвать из основной программы. По условию задачи нам нужно вызвать процедуры четыре раза:(a+b,a-c,d*a,b*c,t1);

Затем мы вычисляем выходные данные по условию задачи:

u:=(t1*t2)/(t3+t4);('u=',u:5:4);

Теперь выполняется процедура Writeln, выводящая результаты вычисления на экран. После имени переменной S через двоеточие стоят числа 3 и 2, означающие, что при выводе данных на экран монитора для значения переменной S отводится 3 позиции и 2 для дробной части.

Последней в разделе операторов выполняется процедура readln без параметров. Это вызовет приостановку выполнения программы, в результате чего мы сможем увидеть на экране результаты работы программы. Для завершения работы программы следует нажать клавишуEnter.