2. Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический способ записи алгоритмов. Графические схемы алгоритмов обладают большей наглядностью по сравнению со словесной формой записи, однако это преимущество исчезает при записи сколько-нибудь большого алгоритма.
C++ для начинающих
Построчные и рекурсивные формы записи алгоритмов менее наглядны, так как они требуют знания синтаксиса и семантики определенного языка программирования. Построчная форма записи алгоритма представляет собой набор команд, выполняемых построчно. Рекурсивная форма записи алгоритма означает, что алгоритм вызывает сам себя внутри своего тела для решения подзадач.
Построчные и рекурсивные формы записи алгоритмов менее наглядны, так как они требуют знания синтаксиса и семантики определенного языка программирования. Построчная форма записи алгоритма представляет собой набор команд, выполняемых построчно.
Рекурсивная форма записи алгоритма означает, что алгоритм вызывает сам себя внутри своего тела для решения подзадач.
Пошагово-словесная форма представляет собой пронумерованную последовательность строк, каждая из которых содержит описания конкретных действий на естественном языке. Данная форма применяется в том случае, если исполнителем является человек. Примерами данной формы представления могут служить алгоритмы математических вычислений над конечными числами.
Рассмотрим хорошо известный со школы алгоритм Евклида нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел a и b ; его пошагово-словесное описание выглядит следующим образом: 1. Эта форма записи алгоритмов широко используется для представления различных учебных алгоритмов. Словесно-формульная форма представления алгоритмов является логическим развитием пошагово-словесной формы. Такая форма записи предполагает использование различных математических соотношений, записанных в виде формул.
Формула — строчная запись действий, обеспечивающих обработку числовых, символьных или логических данных.
Соответственно и алгоритмы ни разу не упоминаются на её страницах. Но уже в начале 70-х гг. Это чутко фиксируют энциклопедические издания. В « Энциклопедии кибернетики » 1974 год в статье «Алгоритм» он уже связывается с реализацией на вычислительных машинах, а в «Советской военной энциклопедии» 1976 г. За последние полтора-два десятилетия компьютер стал неотъемлемым атрибутом нашей жизни, компьютерная лексика становится всё более привычной. Слово «алгоритм» в наши дни известно, вероятно, каждому. Оно уверенно шагнуло даже в разговорную речь, и сегодня мы нередко встречаем в газетах и слышим в выступлениях политиков выражения вроде «алгоритм поведения», «алгоритм успеха» или даже «алгоритм предательства».
Академик Н. Моисеев назвал свою книгу «Алгоритмы развития», а известный врач Н. Амосов — «Алгоритм здоровья» и «Алгоритмы разума». А это означает, что слово живёт, обогащаясь всё новыми значениями и смысловыми оттенками. Свойства алгоритмов[ править править код ] Различные определения алгоритма в явной или неявной форме содержат следующий ряд общих требований: Дискретность — алгоритм должен представлять процесс решения задачи как упорядоченное выполнение некоторых простых шагов. При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется конечный отрезок времени, то есть преобразование исходных данных в результат осуществляется во времени дискретно. Детерминированность определённость. В каждый момент времени следующий шаг работы однозначно определяется состоянием системы.
Таким образом, алгоритм выдаёт один и тот же результат ответ для одних и тех же исходных данных. В современной трактовке у разных реализаций одного и того же алгоритма должен быть изоморфный граф. С другой стороны, существуют вероятностные алгоритмы, в которых следующий шаг работы зависит от текущего состояния системы и генерируемого случайного числа. Однако при включении метода генерации случайных чисел в список «исходных данных» вероятностный алгоритм становится подвидом обычного. Понятность — алгоритм должен включать только те команды, которые доступны исполнителю и входят в его систему команд. Завершаемость конечность — в более узком понимании алгоритма как математической функции, при правильно заданных начальных данных алгоритм должен завершать работу и выдавать результат за определённое число шагов. Дональд Кнут называет процедуру, которая удовлетворяет всем свойствам алгоритма, кроме, возможно, конечности, методом вычисления англ. Однако довольно часто определение алгоритма не включает завершаемость за конечное время [5].
В этом случае алгоритм метод вычисления определяет частичную функцию [en]. Для вероятностных алгоритмов завершаемость как правило означает, что алгоритм выдаёт результат с вероятностью 1 для любых правильно заданных начальных данных то есть может в некоторых случаях не завершиться, но вероятность этого должна быть равна 0. Массовость универсальность. Алгоритм должен быть применим к разным наборам начальных данных. Результативность — завершение алгоритма определёнными результатами. Формальное определение[ править править код ] Разнообразные теоретические проблемы математики и ускорение развития физики и техники поставили на повестку дня точное определение понятия алгоритма. Марков , Алонзо Чёрч. Было разработано несколько определений понятия алгоритма, но впоследствии было выяснено, что все они определяют одно и то же понятие см.
Успенский считал, что понятие алгоритма впервые появилось у Эмиля Бореля в 1912 году, в статье об определённом интеграле. Там он написал о «вычислениях, которые можно реально осуществить», подчеркивая при этом: «Я намеренно оставляю в стороне большую или меньшую практическую деятельность; суть здесь та, что каждая из этих операций осуществима в конечное время при помощи достоверного и недвусмысленного метода» [7]. Основная статья: Машина Тьюринга Схематическая иллюстрация работы машины Тьюринга. Основная идея, лежащая в основе машины Тьюринга, очень проста. Машина Тьюринга — это абстрактная машина автомат , работающая с лентой отдельных ячеек, в которых записаны символы. Машина также имеет головку для записи и чтения символов из ячеек, которая может двигаться вдоль ленты. На каждом шаге машина считывает символ из ячейки, на которую указывает головка, и, на основе считанного символа и внутреннего состояния, делает следующий шаг. При этом машина может изменить своё состояние, записать другой символ в ячейку или передвинуть головку на одну ячейку вправо или влево.
Этот тезис является аксиомой, постулатом, и не может быть доказан математическими методами, поскольку алгоритм не является точным математическим понятием. Основная статья: Рекурсивная функция теория вычислимости С каждым алгоритмом можно сопоставить функцию, которую он вычисляет. Однако возникает вопрос, можно ли произвольной функции сопоставить машину Тьюринга, а если нет, то для каких функций существует алгоритм? Исследования этих вопросов привели к созданию в 1930-х годах теории рекурсивных функций [9].
Задание МЭШ
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.
Программный способ записи алгоритмов Способ записи алгоритмов с помощью блок-схем нагляден и точен для понимания сути алгоритма, тем не менее, алгоритм предназначен для исполнения на компьютере, а язык блок-схем компьютер не воспринимает. Поэтому алгоритм должен быть записан на языке, понятном компьютеру с абсолютно точной и однозначной записью команд. Таким образом, алгоритм должен быть записан на каком-то промежуточном языке, с точными и однозначными правилами и отличном от естественного языка и языка блок-схем, но понятном компьютеру. Такой язык принято называть языком программирования.
Выполнение алгоритма заканчивается после выполнения конечного числа шагов. При выполнении алгоритма некоторые его шаги могут повторяться многократно. В математике существуют вычислительные процедуры, имеющие алгоритмический характер, ноне обладающие свойствомконечности. Каждый шаг алгоритма должен быть четко и недвусмысленно определен и не должен допускать произвольной трактовки исполнителем. Следовательно, алгоритм рассчитан начисто механическое исполнение. Именноопределенность алгоритма дает возможность поручить его исполнениеавтомату. Каждый шаг алгоритма должен быть выполнен точно и за конечное время. В этом смысле говорят, что алгоритм должен быть эффективным , то есть действия исполнителя на каждом шаге исполнения алгоритма должны быть достаточно простыми, чтобы их можно было выполнить точно и за конечное время. Обычно отдельные указания исполнителю, содержащиеся в каждом шаге алгоритма, называюткомандами. Таким образом, эффективность алгоритма связана с возможностью выполнения каждой команды за конечное время. Совокупность команд, которые могут быть выполнены конкретным исполнителем, называетсясистемой команд исполнителя. Следовательно, алгоритм должен быть сформулирован так, чтобы содержать только те команды, которые входят в систему команд исполнителя. Кроме того, эффективность означает, что алгоритм может быть выполнен не просто за конечное, а за разумно конечное время. Приведенные выше комментарии поясняют интуитивное понятие алгоритма , но само это понятие не становится от этого более четким и строгим. Тем не менее, в математике долгое время использовали это понятие. Лишь с выявлением алгоритмически неразрешимых задач, то есть задач, для решения которых невозможно построить алгоритм, появилась настоятельная потребность в построении формального определения алгоритма, соответствующего известному интуитивному понятию. Интуитивное понятие алгоритма в силу своей неопределенности не может быть объектом математического изучения, поэтому для доказательства существования или несуществования алгоритма решения задачи было необходимо строгое формальное определение алгоритма. Построение такого формального определения было начато с формализации объектов операндов алгоритма, так как в интуитивном понятии алгоритма его объекты могут иметь произвольную природу. Ими могут быть, например, числа, показания датчиков, фиксирующих параметры производственного процесса, шахматные фигуры и позиции и т. Однако предполагая, что алгоритм имеет дело не с самими реальными объектами, а с их изображениями, можно считать, что операнды алгоритма - слова в произвольном алфавите. Тогда получается, что алгоритм преобразует слова в произвольном алфавите в слова того же алфавита. Дальнейшая формализация понятия алгоритма связана с формализацией действий над операндами и порядка этих действий. Одна из таких формализаций была предложена в 1936 году английским математиком А. Тьюрингом, который формально описал конструкцию некоторой абстрактной машины машины Тьюринга как исполнителя алгоритма и высказал основной тезис о том, что всякий алгоритм может быть реализован соответствующей машиной Тьюринга. Примерно в это же время американским математиком Э. Постом была предложена другая алгоритмическая схема -машина Поста , а в 1954 году советским математиком А.
Однако все разговорные языки обладают неоднозначностью, поэтому могут возникнуть различные толкования текста алгоритма, заданного таким образом. Алгоритм в словесной форме может оказаться очень объёмным и трудным для восприятия. Пример 1. Словесное описание алгоритма нахождения наибольшего общего делителя НОД пары натуральных чисел алгоритм Евклида. Запишите первое из заданных чисел в столбец X, а второе — в столбец У. Если данные числа не равны, замените большее из них на результат вычитания из большего числа меньшего. Повторяйте такие замены до тех пор, пока числа не окажутся равными, после чего число из столбца X считайте искомым результатом. Построчная запись. Кроме слов естественного языка предписания могут содержать математические выражения и формулы. Пример 2. Построчная запись алгоритма Евклида.
Формы записи алгоритмов
Наибольшей наглядностью обладает следующая форма записи алгоритмов: а)словесная. Наибольшей наглядностью обладают следующие формы записи алгоритмов: Величины, значения которых меняются в процессе исполнения алгоритма, называются. Наибольшей наглядностью обладает следующая форма записи алгоритмов: а)словесная б)рекурсивная в)графическая г)построчная. 2. Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический способ записи алгоритмов.
Тест с ответами на тему: “Основы алгоритмизации”
У такого способа есть недостаток: отсутствие наглядности выполнения процесса и чёткой формализации объектов алгоритма. Наибольшей наглядностью обладают следующие формы записи алгоритмов: Величины, значения которых меняются в процессе исполнения алгоритма, называются. Наилучшей наглядностью обладают графические способы за-писи алгоритмов; самый распространённый среди них — блок-схема.
Глава 7. Алгоритмы. Алгоритмизация. Алгоритмические языки
В « Энциклопедии кибернетики » 1974 год в статье «Алгоритм» он уже связывается с реализацией на вычислительных машинах, а в «Советской военной энциклопедии» 1976 г. За последние полтора-два десятилетия компьютер стал неотъемлемым атрибутом нашей жизни, компьютерная лексика становится всё более привычной. Слово «алгоритм» в наши дни известно, вероятно, каждому. Оно уверенно шагнуло даже в разговорную речь, и сегодня мы нередко встречаем в газетах и слышим в выступлениях политиков выражения вроде «алгоритм поведения», «алгоритм успеха» или даже «алгоритм предательства». Академик Н. Моисеев назвал свою книгу «Алгоритмы развития», а известный врач Н. Амосов — «Алгоритм здоровья» и «Алгоритмы разума». А это означает, что слово живёт, обогащаясь всё новыми значениями и смысловыми оттенками. Свойства алгоритмов[ править править код ] Различные определения алгоритма в явной или неявной форме содержат следующий ряд общих требований: Дискретность — алгоритм должен представлять процесс решения задачи как упорядоченное выполнение некоторых простых шагов. При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется конечный отрезок времени, то есть преобразование исходных данных в результат осуществляется во времени дискретно. Детерминированность определённость.
В каждый момент времени следующий шаг работы однозначно определяется состоянием системы. Таким образом, алгоритм выдаёт один и тот же результат ответ для одних и тех же исходных данных. В современной трактовке у разных реализаций одного и того же алгоритма должен быть изоморфный граф. С другой стороны, существуют вероятностные алгоритмы, в которых следующий шаг работы зависит от текущего состояния системы и генерируемого случайного числа. Однако при включении метода генерации случайных чисел в список «исходных данных» вероятностный алгоритм становится подвидом обычного. Понятность — алгоритм должен включать только те команды, которые доступны исполнителю и входят в его систему команд. Завершаемость конечность — в более узком понимании алгоритма как математической функции, при правильно заданных начальных данных алгоритм должен завершать работу и выдавать результат за определённое число шагов. Дональд Кнут называет процедуру, которая удовлетворяет всем свойствам алгоритма, кроме, возможно, конечности, методом вычисления англ. Однако довольно часто определение алгоритма не включает завершаемость за конечное время [5]. В этом случае алгоритм метод вычисления определяет частичную функцию [en].
Для вероятностных алгоритмов завершаемость как правило означает, что алгоритм выдаёт результат с вероятностью 1 для любых правильно заданных начальных данных то есть может в некоторых случаях не завершиться, но вероятность этого должна быть равна 0. Массовость универсальность. Алгоритм должен быть применим к разным наборам начальных данных. Результативность — завершение алгоритма определёнными результатами. Формальное определение[ править править код ] Разнообразные теоретические проблемы математики и ускорение развития физики и техники поставили на повестку дня точное определение понятия алгоритма. Марков , Алонзо Чёрч. Было разработано несколько определений понятия алгоритма, но впоследствии было выяснено, что все они определяют одно и то же понятие см. Успенский считал, что понятие алгоритма впервые появилось у Эмиля Бореля в 1912 году, в статье об определённом интеграле. Там он написал о «вычислениях, которые можно реально осуществить», подчеркивая при этом: «Я намеренно оставляю в стороне большую или меньшую практическую деятельность; суть здесь та, что каждая из этих операций осуществима в конечное время при помощи достоверного и недвусмысленного метода» [7]. Основная статья: Машина Тьюринга Схематическая иллюстрация работы машины Тьюринга.
Основная идея, лежащая в основе машины Тьюринга, очень проста. Машина Тьюринга — это абстрактная машина автомат , работающая с лентой отдельных ячеек, в которых записаны символы. Машина также имеет головку для записи и чтения символов из ячеек, которая может двигаться вдоль ленты. На каждом шаге машина считывает символ из ячейки, на которую указывает головка, и, на основе считанного символа и внутреннего состояния, делает следующий шаг. При этом машина может изменить своё состояние, записать другой символ в ячейку или передвинуть головку на одну ячейку вправо или влево. Этот тезис является аксиомой, постулатом, и не может быть доказан математическими методами, поскольку алгоритм не является точным математическим понятием. Основная статья: Рекурсивная функция теория вычислимости С каждым алгоритмом можно сопоставить функцию, которую он вычисляет. Однако возникает вопрос, можно ли произвольной функции сопоставить машину Тьюринга, а если нет, то для каких функций существует алгоритм? Исследования этих вопросов привели к созданию в 1930-х годах теории рекурсивных функций [9]. Класс вычислимых функций был записан в образ, напоминающий построение некоторой аксиоматической теории на базе системы аксиом.
Сначала были выбраны простейшие функции, вычисление которых очевидно. Затем были сформулированы правила операторы построения новых функций на основе уже существующих.
Результативность - исполнение алгоритма должно закончиться за конечное число шагов, и при этом должен быть получен результат решения задачи. В качестве одного из возможных результатов может быть и установление того факта, что задача решений не имеет. Свойство результативности содержит в себе свойство конечности - завершение работы алгоритма за конечное число шагов. Массовость - алгоритм пригоден для решения любой задачи из некоторого класса задач, то есть алгоритм правильно работает на некотором множестве исходных данных, которое называется областью применимости алгоритма. Свойство массовости определяет скорее качество алгоритма, а не относится к обязательным свойствам как дискретность, понятность и пр. Существуют алгоритмы, область применимости которых ограничивается единственным набором входных данных или даже отсутствием таковых например, получение фиксированного числа верных цифр числа p. Правильнее говорить о том, что алгоритм должен быть применим к любым данным из своей области определения, и слово массовость не всегда подходит для описания такого свойства. Понятие алгоритма Обобщив вышесказанное, сформулируем следующее понятие алгоритма.
Алгоритм - понятное и точное предписание исполнителю на выполнение конечной последовательности действий, приводящей от исходных данных к искомому результату. Приведенное определение не является определением в математическом смысле слова, то есть это не формальное определение формальное определение алгоритма см. Отметим, что для каждого исполнителя набор допустимых действий СКИ всегда ограничен - не может существовать исполнителя, для которого любое действие является допустимым. Перефразированное рассуждение И. Интересно, что существуют задачи, которые человек, вообще говоря, умеет решать, не зная при этом алгоритм ее решения. Например, перед человеком лежат фотографии кошек и собак. Задача состоит в том, чтобы определить, кошка или собака изображена на конкретной фотографии. Человек решает эту задачу, но написать алгоритм решения этой задачи пока чрезвычайно сложно. С другой стороны, существуют задачи, для которых вообще невозможно построить процедуру решения. Причем данный факт можно строго доказать.
Элементы теории алгоритмов Алгоритм - понятие, относящееся к фундаментальным основам информатики. Оно возникло задолго до появления компьютеров и является одним из основных понятий математики. У понятия «алгоритм» нет четкого, однозначногоопределения в математическом смысле. Можно дать толькоописание пояснение этого понятия. Для пояснения понятия«алгоритм» большое значение имеет определение понятия«исполнитель алгоритма». Алгоритм формулируется в расчете на конкретного исполнителя. Алгоритм - руководство к действию для исполнителя, поэтому значение слова «алгоритм» близко по смыслу к значению слов «указание» или «предписание». Алгоритм - понятное и точноепредписание указание исполнителю совершить определенную последовательность действий для достижения указанной цели или решения поставленной задачи.
Такая форма записи предполагает использование различных математических соотношений, записанных в виде формул. Формула — строчная запись действий, обеспечивающих обработку числовых, символьных или логических данных. Формулы, предназначенные для исполнителя «человек», не обязательно могут быть строчными — это приводит к некоторой неоднозначности порядка действий, не сказывающейся, однако, на результате вычислений вследствие дистрибутивного и сочетательного законов. Графическая форма записи алгоритмаполучила наиболее широкое распространение в информатике. Графическое изображение алгоритма, предназначенного для выполнения на ЭВМ, называется схемой программы. Поэтому, другое распространенное название данной формы — блок-схема. В данной форме для представления отдельных блоков алгоритма используются определенный набор геометрических фигур. Форма символов действий, их назначение и правила выполнения схем алгоритмов и программ определены соответствующими стандартами ГОСТ 19.
Графическое изображение алгоритма, предназначенного для выполнения на ЭВМ, называется схемой программы. Поэтому, другое распространенное название данной формы — блок-схема. В данной форме для представления отдельных блоков алгоритма используются определенный набор геометрических фигур. Форма символов действий, их назначение и правила выполнения схем алгоритмов и программ определены соответствующими стандартами ГОСТ 19. Главное достоинство такой формы представления — наглядность; блок-схема позволяет охватить весь алгоритм сразу, отследить различные варианты его выполнения. На стадии разработки в блоках можно делать записи как на естественном, так и на формальном языке. Именно по этой причине блок-схема считается весьма полезной формой при обучении алгоритмизации, а также при разработке сложных алгоритмов. Однако в блок-схеме, как правило, отсутствует подробное описание конкретных действий — их существование лишь обозначено.
Тест с ответами на тему: «Основы алгоритмизации»
Какими особенностями обладает воздушная среда обитания и как человек воздействует. Укажите неверную запись в двоичной системе счисления: * 10001 1102. Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический способ записи алгоритмов. Ответ: 127 Задание 11 Наибольшей наглядностью обладают следующие формы записи алгоритмов: Словесные Рекурсивные Графические Построчные Задание 12 Величина, значения которых меняются в процессе исполнения алгоритма, называются. Пример текстовой формы записи алгоритма — классический алгоритм Евклида для нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел.
Как называется свойство алгоритма. Основные свойства алгоритма
Наилучшей наглядностью обладают графические способы за-писи алгоритмов; самый распространённый среди них — блок-схема. Запишите значение переменной s, полученное в результате работыследующей программы. Наибольшей наглядностью обладают фоомы записи алгоритмов? Ответы: 1)Построчные 2). Формы записи алгоритмов. Циклическим называется алгоритм, в котором: Выполнение операций зависит от услов.