Algoritm: concept, proprietăți, structură și tipuri

Practic, totul în lumea noastră este supus unui fel delegi și reglementări. Știința modernă nu se oprește, datorită căreia omenirea cuprinde o mulțime de formule și algoritmi, după care se pot calcula și se recreează multe acțiuni și structuri create de natură și se pun în aplicare ideile inventate de 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 scriere corectă a numerelor naturale folosind cifre arabe și descrie algoritmul pentru acțiunea unei coloane pe 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 trebuie să fiepentru a se scufunda în esența algoritmului, se numește un interpret formal. 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 în lumea noastră este supus unui fel delegi și reglementări. Știința modernă nu se oprește, datorită căreia omenirea cunoaște o mulțime de formule și algoritmi, după care puteți calcula și recrea multe dintre acțiunile și creațiile naturii și a implementa ideile inventate de om. În acest articol vom examina conceptele de bază ale algoritmului.

Ce este un algoritm?

Majoritatea acțiunilor pe care le desfășurămîn timpul vieții lor, necesită respectarea mai multor reguli. Calitatea și rezultatul sarcinilor care îi sunt atribuite depind de modul în care o persoană are o idee despre ceea ce, cum și în ce succesiune ar trebui să facă. Din copilărie, părinții încearcă să elaboreze un algoritm de acțiuni de bază în copiii lor, de exemplu: trezirea, a face un pat, spălați și periați dinților, faceți exerciții, micul dejun etc., o listă pe care o persoană o face toată dimineața în viață poate fi de asemenea considerată un fel de algoritm.

Algoritmul este un concept care denotă o selecție a instrucțiunilor pe care o persoană trebuie să le îndeplinească pentru a rezolva o anumită sarcină.

În general, algoritmul are multe definiții, mai mulți oameni de știință o caracterizează diferit.

Dacă algoritmul folosit de om este zilnic,fiecare dintre ei, și se poate schimba în funcție de vârsta și de situațiile în care artistul se află, setul de acțiuni care trebuie efectuate pentru a rezolva o problemă matematică sau pentru a folosi o tehnică este același pentru toată lumea și rămâne mereu același.

Există un concept diferit al unui algoritm, tipurile de algoritmi diferă de asemenea - de exemplu, pentru o persoană care urmărește un scop și pentru o tehnică.

În această epocă a tehnologiei informației, oamenizilnic efectuați un set de instrucțiuni create înaintea lor de către alte persoane, deoarece tehnica necesită atunci când se utilizează executarea exactă a unui număr de acțiuni. Prin urmare, sarcina principală a cadrelor didactice din școli este să îi învețe pe copii să folosească algoritmi, să înțeleagă rapid și să schimbe regulile existente în funcție de situație. Structura algoritmului este unul din acele concepte care este studiat în lecția de matematică și informatică din fiecare școală.

Principalele proprietăți ale algoritmului

1. Discreteness (secvența acțiunilor individuale) - orice algoritm ar trebui să fie prezentat sub forma unei serii de acțiuni simple, fiecare dintre ele urmând să înceapă după terminarea celei anterioare.

2. Definitie - fiecare actiune a algoritmului ar trebui sa fie atat de simpla si clara ca interpretul nu are intrebari si nu exista nici o libertate de actiune.

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

4. Mass - algoritmul ar trebui să fie aplicabil unei întregi clase de probleme, care poate fi rezolvată numai prin schimbarea numerelor din algoritm. Deși se crede că ultimul punct nu se aplică algoritmilor, ci tuturor metodelor matematice în general.

Adesea în școli pentru a oferi copiilor mai ușor de înțelesdescrierea algoritmilor, profesorii citează ca exemplu gătitul unei cărți de bucate, fabricarea unui medicament pe bază de prescripție medicală sau procesul de fabricare a săpunului pe baza unei clase de master. Cu toate acestea, ținând cont de a doua proprietate a algoritmului, care prevede că fiecare element al algoritmului trebuie să fie atât de clar încât poate fi realizat de absolut oricine și chiar de o mașină, se poate concluziona că orice proces care necesită cel puțin o imaginație nu poate fi numit. Și gătitul și meserii necesită anumite abilități și o imaginație bine dezvoltată.

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

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.

Repetarea buclă este execuția tuturor punctelor incluse în corpul bucla.
Părțile dintr-o buclă care sunt executate în mod constant de câte ori sunt numite buclă cu un număr fix de iterații.

Acele părți ale ciclului a căror rată de repetare depinde de o serie de condiții sunt numite nedefinite.

Cel mai simplu tip de buclă este fixat.

Există două tipuri de algoritmi ciclici:

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

• Ciclu cu post-condiție. Într-o buclă cu o condiție ulterioară, condiția este verificată după sfârșitul ciclului.

Tipuri de algoritmi liniare

Instrucțiunile de astfel de scheme sunt efectuate o dată însecvența în care sunt prezentate. De exemplu, algoritmul liniar poate fi considerat procesul de umplere a patului sau perierea dinților. De asemenea, acest tip include exemple matematice în care există numai acțiuni de adăugare și scădere.

Algoritmul ramificării

Într-un tip de ramificație, există mai multe opțiuni de acțiune, care dintre ele vor fi aplicate depinde de condiție.

Un exemplu. Întrebare: "Va ploua?" Variante de răspunsuri: "Da" sau "Nu". Dacă "da" - deschideți o umbrelă, dacă "nu" - puneți o umbrelă într-o pungă.

Algoritm auxiliar

Algoritmul auxiliar poate fi utilizat în alți algoritmi, indicând doar numele acestuia.

Termeni găsiți în algoritmi

condiție se află între cuvintele "dacă" și "atunci".

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

date - informații care poartă o anumită încărcătură semantică și sunt prezentate într-o astfel de formă încât pot fi transmise și utilizate pentru acest algoritm.

Procesul algoritmic - soluția problemei în conformitate cu algoritmul cu utilizarea anumitor date.

Structura algoritmului

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

Metoda care va fi utilizată depinde de mai mulți factori: complexitatea sarcinii, măsura în care este necesar să se detalieze procesul de rezolvare a problemei etc.

Versiunea grafică a construcției algoritmului

Un algoritm grafic este un concept care implică o descompunere a acțiunilor care trebuie executate pentru a rezolva o anumită sarcină, în funcție de anumite forme geometrice.

Diagramele grafice nu sunt descrise ca fiind oribile. Pentru ca acestea să fie înțelese de orice persoană, de cele mai multe ori se utilizează schemele de flux și structurale ale lui Nassi-Schneiderman.

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

• Cheia. Imaginile principale sunt folosite pentru a desemna operațiunile necesare pentru prelucrarea datelor în rezolvarea problemei.

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

Într-un algoritm grafic, formele geometrice folosite pentru a desemna date sunt numite blocuri.

Toate blocurile merg în secvența "de sus în jos"și "de la stânga la dreapta" este direcția corectă de curgere. Când secvența este corectă, liniile care leagă blocurile nu indică direcția. În alte cazuri, direcția liniilor este indicată de săgeți.

O schemă corectă de algoritmi nu trebuie să aibă mai mult de o ieșire din blocurile de procesare și nu mai puțin de două ieșiri din blocurile care sunt responsabile pentru operațiile logice și verificarea îndeplinirii condițiilor.

Cum de a construi un algoritm?

Structura algoritmului, așa cum sa menționat mai sus, trebuie construită în conformitate cu GOST, altfel nu va fi clară și accesibilă altora.

Metodologia generală pentru înregistrare include următoarele elemente:

Numele prin care va fi clar ce problemă poate fi rezolvată folosind acest sistem.

Fiecare algoritm trebuie să aibă un început și un sfârșit clar.

Algoritmii ar trebui să fie clar și clar descrise toate datele, atât de intrare și de ieșire.

La compilarea algoritmului trebuie notat acțiunile care vor permite efectuarea acțiunilor necesare asupra datelor selectate pentru a rezolva problema. Vizualizarea aproximativă a algoritmului:

• Numele schemei
• Datele.
• Start.
• Echipa.
• Sfârșitul.

Construcția corespunzătoare a schemei va facilita foarte mult calculul algoritmilor.

Formele geometrice sunt responsabile pentru diferite acțiuni ale algoritmului

Oval orizontal - începutul și sfârșitul (semnul de finalizare).

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

Parallelogramă orizontală - intrare sau ieșire (semn de date).

Poziționarea orizontală a rombului - verificarea stării (semn de soluție).

Un hexagon alungit, amplasat pe orizontală este o modificare (semn de pregătire).

Modelele de algoritmi sunt prezentate mai jos.

Varianta cu formula cuvânt a construirii algoritmului.

Formularea algoritmilor de cuvinte sunt scrise îngratuit, în limba profesională a domeniului la care se referă sarcina. Descrierea acțiunilor în acest fel se face folosind cuvinte și formule.

Conceptul de algoritm în informatică

În câmpul computerului, totul se bazează pe algoritmi. Fără instrucțiuni clare, introduse sub forma unui cod special, nicio tehnică sau program nu va funcționa. În lecțiile de informatică, elevii încearcă să ofere concepte de bază ale algoritmilor, să învețe să le folosească și să-i creeze ei înșiși.

Crearea și utilizarea algoritmilor în domeniul informaticii este un proces mai creativ decât, de exemplu, implementarea instrucțiunilor pentru rezolvarea unei probleme în matematică.

Există, de asemenea, un program special."Algoritmul", care îi ajută pe cei care nu au cunoștințe în domeniul programării 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 poartă în sine numai acțiunile care trebuie efectuate prin introducerea datelor sale, atunci programul transmite deja datele gata. O altă diferență este că programul poate fi brevetat și deținut în proprietate privată, dar algoritmul nu este. Algoritmul - conceptul este mai amplu decât programul.

concluzie

În acest articol, am discutat conceptul de algoritm și tipurile acestuia, învățat cum să scrieți în mod corect scheme grafice.