АЛГОРИТМ

Что такое Алгоритм простыми словами

АЛГОРИТМ

Хотим мы этого или не хотим, но уже сегодня человечество живет наполовину в цифровом мире. Математика – Богиня нашего цифрового мира и Алгоритм – пророк ее.

Впрочем, алгоритмы властвуют над человеком практически с того момента, когда двуногое существо начало мыслить и планировать свои действия на шаг вперед, что и дало людям критическое преимущество в борьбе за существование перед животными, живущими инстинктами.

Однако, инстинкт тоже в своем роде является алгоритмом, а в чем же тогда преимущество человека?

  • Инстинкты властвуют над животными.
  • Человек же создает алгоритмы сам.

Именно способность самостоятельно создавать подобные действия и является кардинальным отличием мыслящего человека от подвластного природным инстинктам животного.

Что называется алгоритмом

В математике и информатике под алгоритмом понимается порядок операций или набор инструкций, предназначенных для описания последовательности действий исполнителя в процессе выполнения практической задачи, приводящей к заранее известному результату.

  • Исполнителем может быть как человек, так и механизм или цифровая вычислительная машина.

Многие люди не догадываются, но с алгоритмами люди сталкиваются буквально на каждом шагу в своей обычной жизни. И даже более того, без них человек не смог бы и шагу ступить.

Наиболее знакомые людям алгоритмы – это бытовые привычки. По сути, личность человека – это набор привычек, то есть, постоянно повторяющихся действий привычного поведения.

  • Проснулся, встал, умылся, побрился, выпил чашечку кофе, оделся, поехал на работу.
  • В офисе снял пальто, включил комп, запустил MS Word, продолжил работу над документами.

Думаю вам такой порядок действий хорошо знаком.

В глобальном смысле вся жизнь человека подчинена пролонгированному решению – родился, получил образование, устроился на работу, женился, родил детей, воспитал, вышел на пенсию.

Аналогичным образом функционируют и компьютерные программы, только для вычислительной машины порядок операция кодируется в виде последовательности цифр, букв и символов.

Виды

Понятно, что, чем сложнее порядок операций, приводящих к определенному результату, тем длиннее программа. Причем, алгоритм, то есть, порядок действий, не обязательно выглядит как линейна последовательность.

В зависимости от практической задачи структура алгоритма может изменяться.

  • Линейный алгоритм. Все операции идут одна за другой.
  • Разветвляющийся алгоритм. Применяется в случаях, когда в процессе исполнения программы обстоятельства (отсюда и задачи) могут существенно поменяться.

Например, программа управления буром на нефтяной вышке. Пока грунт однообразный, бурение происходит в одном режиме. Если сверло натыкается на более твердую породу, происходит изменение режима бурения, для чего переключается программный алгоритм.

Говоря простыми словами, разветвляющийся «algorithm» еще можно описать словами из американского боевика: «Что-то пошло не так. Переходим к плану «Б». Планы А и Б – это и есть ветви решения поведения боевой группы на задании, в условиях непредсказуемо меняющейся обстановки.

Жизнь человека – это тоже сложный разветвляющийся алгоритм. Пока мужчина холост – он живет по одному порядку, а когда женится – алгоритм (порядок жизни) мужчины кардинально меняется.

  • Циклический алгоритм. Подразумевается повторяющаяся последовательность операций, приводящая к одинаковым результатам раз за разом. Массовое производство одинаковых изделий.

Здесь можно привести в пример работу повара в ресторане быстрого питания. Посетителе все как один заказывают гамбургеры. Повар, чтобы приготовить сотни гамбургеров, в течение рабочего дня повторяет одну и ту же последовательность операций. Открыл холодильник – вытащил полуфабрикат – поджарил котлету – разрезал булку – вложил котлету – добавил соус– закрыл булку.

Циклические действия мы видим в человеческом обществе. В некотором смысле, большинство людей повторяют один и тот же цикл жизни на протяжении столетий. Кажется, в буддизме это называется «карма».

  • Карма – это глобальный алгоритм жизни обычного человека, еще не достигшего «просветления».

В практике программирования, в жизни, на производстве алгоритмы могут быть любой сложности, в сочетании всех трех описанных типов.

Мы начали наше исследование с того, что цифровизация изменила человеческую цивилизацию. А когда начали углубленно разбираться в математических решениях, неожиданно выяснилось – ничего не изменилось от начала времен. Люди всегда жили по строгим правилам. Даже те люди полностью во власти алгоритмов, которые и считать-то не умеют.

В каких сферах их применяют

Алгоритмы буквально пронизывают всю Вселенную. Сам термин «algorithm», как принято считать, происходит от имени средневекового арабского математика Аль-Хорезми.

В новой истории данное понятие стало известно широкой публике в середине 20-го века, когда в моду вошла кибернетика. Основные принципы компьютерной алгоритмики как раз и были разработаны где-то в 50-х – 60-х годах прошлого века, в том числе советскими учеными.

: Что такое Апгрейд, Стрим, Мемы, Франшиза

В каких сферах деятельности применяются алгоритмы? Проще назвать – где они не применяются. В практическом смысле их массовое применение есть в промышленном производстве и сфере обслуживания позволило сделать колоссальный рывок в благосостоянии человеческого общества.

  • На заводах и фабриках алгоритмам починены все рабочие процессы, во время которых изготавливаются товары народного потребления в количестве, достаточном, чтобы обеспечить всех. Наибольший прорыв в промышленности произошел, когда в производство начали внедряться станки с числовым программным управлением, изготавливающим детали по заранее подготовленным и закодированным в компьютерных решениях.
  • Школьная программа – это алгоритм массового донесения знаний до миллионов детей и подростков.
  • Специальный алгоритм боевой подготовки превращает молодых людей в защитников Родины.

Возьмите лист бумаги и последовательно запишите все действия, которые вы совершаете каждый день. Составьте такие списки действий на всю неделю. Скорее всего окажется, что с понедельника по пятницу у вас вполне такой циклический алгоритм, а в субботу происходит небольшое ответвление.

В течение дня вы выполняете ряд линейных алгоритмов, приводящих к заранее известным результатам (приготовление и прием пищи, стирка одежды, исполнение своих профессиональных обязанностей в офисе или цеху).

Кстати, автоматическая стиральная машинка тоже использует ряд циклических алгоритмов в зависимости от типа белья.

По каким алгоритмам работает поиск от Google и Яндекс

Яркий пример – работа поисковых сервисов. Как же Яндекс и Google могут так быстро находить на миллионах сайтов в интернете ответы практически на любой вопрос пользователя?

Как известно из инсайдерских кругов, поисковые системы используют порядка 1500 алгоритмов для того, чтобы пользователи могли быстро находить в интернете любую информацию.

На самом общем уровне можно выделить три глобальных алгоритма поисковых машин.

  • Индексация – сбор данных, опубликованных на всех сайтах в интернете.
  • Определение релевантности. Информация на веб-страницах сортируется по тематикам поисковых запросов.
  • Ранжирование. По каждой теме производится оценка качества и полезности ответов. Затем на странице результатов поиска ответы размещаются «по ранжиру», в порядке убывания качества и соответствия.

Многие пользователи полагают, что после запуска поиска по фразе Google со всех ног мечется по всему интернету и там ищет относящуюся к делу (релевантную) информацию.

Прочитай это: Что такое ранжирование сайта и какие факторы на это влияют

Ничего подобного. Весь контент со всех веб-страниц заранее собирается специальными программами (которые тоже есть алгоритмы) – так называемыми поисковыми роботами.

Собранная информация хранится в Индексе поисковой машины – базе данных. Слово Index по-английски означает «каталог». Это примерно, как в обычной библиотеке все книги разделены по полкам, а в Каталоге лежат карточки с краткими описаниями. Индекс Яндекса – это и есть такой цифровой каталог всего интернет-контента.

Когда пользователь запускает поиск по определенному вопросу, в работу вступает алгоритм определения релевантности. Соответствие контента на сайте вопрос пользователя определяется до смешного просто – если в тексте присутствуют фразы, соответствующего поисковому запросу – такой контент признается релевантным и подготавливается к выдаче.

Фразы в тексте, соответствующие поисковому запросу принято называть «ключевыми словами» или «ключевиками».

Чтобы поисковой машине было легче найти контент на сайте, веб-мастера специально добавляют в текстовый контент соответствующие ключевые слова. Это называется «поисковая оптимизация».

После того, как алгоритм релевантности нашел в базе данных (индексе) весь контент, подходящий по теме поискового запроса, в работу включаются все те сотни и тысячи алгоритмов, предназначенные для определения качества и полезности контента.

  • Оценка уникальности.
  • Проверка достоверности и актуальности сведений.
  • Объем и профессиональный уровень контента (информационная ценность).
  • Авторитетность автора, репутация публикатора.
  • Цитируемость – кто и как ссылается на данный контент на сторонних сайтах.
  • И еще проверка контента и сайта в целом по нескольким сотням разных алгоритмов.

Некоторые алгоритмы поисковых систем известны и имеют названия.

  • Алгоритм Яндекса ИКС определяет качество контента на сайте.
  • Алгоритм Google «Колибри» предназначен для улучшенного поиска и ранжирования контента, написанного естественным разговорным языком.

Зная, что некоторые недобросовестные веб-мастера порой идут на манипуляции, чтобы получить преимущества в поисковой выдаче, программисты Google и Яндекс разработали фильтры. С помощью фильтров поисковый компьютер выявляет «серые», недобросовестные способы оптимизации сайтов и «пессимизирует», понижает такие ресурсы в результатах поиска по запросу.

  • Фильтр Яндекса «Минусинск» выявляет и понижает в выдаче сайты, использующие покупные SEO-ссылки.
  • Фильтр Гугл «Пингвин» предназначен для определения неестественных, искусственных ссылок.

Чтобы не допустить недобросовестной оптимизации и манипуляций, поисковые компании сохраняют свои истинные алгоритмы в строжайшем секрете.

Так то, всё, что известно относительно алгоритмов Яндекса и Google веб-мастерам и специалистам по поисковому продвижению, найдено и выявлено чисто эмпирическим путем или относится к области гипотетических предположений.

Источник: https://SEOslim.ru/voprosy-i-otvety/chto-takoe-algoritm-prostymi-slovami.html

Алгоритмы. Понятие и виды алгоритма. Блок-схемы

АЛГОРИТМ

В информатике план действий называют алгоритмом
Алгоритм состоит из отдельных шагов – команд. Ни одну из них нельзя пропустить, чаще всего никакие команды нельзя поменять местами.

Исполнитель – человек, животное или машина, способные понимать и выполнять некоторые команды. 
Среда исполнителя – предметы, которые окружают исполнителя и с которыми он работает.

 
Список Команд Исполнителя (СКИ) – набор команд, понятных исполнителю. Исполнитель может выполнить только те команды, которые входят в его СКИ. 

Для решения большинства задач недостаточно отдать одну команду исполнителю, надо составить для него алгоритм – план действий, состоящий из команд, которые ему понятны (входят в его СКИ). 
Алгоритм – точно определенный план действий исполнителя, направленный на решение какой-то задачи. В алгоритм можно включать только те команды, которые есть в СКИ.

Какие бывают алгоритмы

Линейный алгоритм
В линейном алгоритме команды выполняются последовательно, одна за другой. Примером линейного алгоритма может служить алгоритм заварки чая.

Разветвляющийся алгоритм

В разветвляющемся алгоритме порядок следования команд может быть разный в зависимости от того, какова окружающая обстановка. Примером разветвляющегося алгоритма может служить алгоритм перехода улицы.

Циклический алгоритм В циклическом алгоритме некоторые действия повторяются несколько раз (в информатике говорят, что выполняется цикл). Существуют два вида циклических алгоритмов.

В одном из них мы знаем заранее, сколько раз надо сделать эти действия, в другом мы должны остановиться лишь тогда, когда выполним работу, то есть наши действия прекращаются при выполнении какого-то условия.

 Примером цикла первого типа является наша жизнь в рабочие дни (от понедельника до субботы) – мы выполняем 6 раз почти одни и те же действия. 

Пример цикла второго типа – алгоритм распилки бревна: мы не можем заранее сказать, сколько раз нам надо провести пилой от себя и на себя — это зависит от плотности дерева, качества пилы и наших усилий. Однако мы точно знаем, что надо закончить работу, когда очередное отпиленное полено упадет на землю.

Способы записи алгоритмов

Выделяют три наиболее распространенные на практике способа записи алгоритмов:

  • словесный (запись на естественном языке);
  • графический (запись с использованием графических символов);
  • программный (тексты на языках программирования).

Словесный способ записи алгоритмов

Словесный способ – способ записи алгоритма на естественном языке. Данный способ очень удобен, если нужно приближенно описать суть алгоритма. Однако при словесном описании не всегда удается ясно и точно выразить логику действий.

https://www.youtube.com/watch?v=KdZ4HF1SrFs\u0026list=PLRDzFCPr95fK7tr47883DFUbm4GeOjjc0

В качестве примера словесного способа записи алгоритма рассмотрим алгоритм нахождения площади прямоугольника

S=a*b,

где S – площадь прямоугольника; а, b – длины его сторон.

Очевидно, что a, b должны быть заданы заранее, иначе задачу решить невозможно.

Словестный способ записи алгоритма выглядит так:

  • Начало алгоритма.
  • Задать численное значение стороны a.
  • Задать численное значение стороны b.
  • Вычислить площадь S прямоугольника по формуле S=a*b.
  • Вывести результат вычислений.
  • Конец алгоритма.

Графический способ описания алгоритмов

Для более наглядного представления алгоритма используется графический способ. Существует несколько способов графического описания алгоритмов. Наиболее широко используемым на практике графическим описанием алгоритмов является использование блок-схем. Несомненное достоинство блок схем – наглядность и простота записи алгоритма.

Каждому действию алгоритма соответствует геометрическая фигура (блочный символ). Перечень наиболее часто употребляемых символов приведен в таблице ниже.

Так как в линейном алгоритме команды выполняются последовательно, то блок-схема будет иметь вид:

Так как в разветвляющемся алгоритме порядок следования команд может быть разный в зависимости от того, какова окружающая обстановка, то блок-схема примет вид:

В циклическом алгоритме некоторые действия повторяются несколько раз и для него блок-схема примет вид:

Программный способ записи алгоритмов

Для того, чтобы алгоритм был понятен роботу, компьютеру или другой машине, недостаточно только написать команды, надо еще и оформить алгоритм в таком виде, в котором его понимает машина (написать программу), т.е. записать его с использованием команд из СКИ, соблюдая правила оформления.

Правила оформления программы:

  1. любой алгоритм имеет название;
  2. алгоритм начинается с открывающей фигурной скобки “{“ и заканчивается закрывающей фигурной скобкой “}”; команды, расположенные между этими скобками, называются телом алгоритма;
  3. в алгоритм могут входить только те команды, которые есть в СКИ исполнителя;
  4. каждая команда заканчивается знаком “;”, который обозначает конец команды;
  5. для того, чтобы нам было легче разбираться в программах, используют комментарии — текстовые пояснения, которые начинаются знаками “/*” и заканчиваются знаками “*/”; исполнитель не обращает внимания на комментарии в алгоритме.

Практические задания:

  1. Составить блок-схему для нахождения периметра квадрата.
  2. Составить блок схему для заваривания чая.
  3. Составить блок-схему для перехода перекрестка со светофором.

Использован материал из книг:

  1. «Современные информационные технологии», авторы преподаватели центра «Турбо»
  2. «Алгоритмы и исполнители», автор Поляков К.

Источник: https://www.turbopro.ru/index.php/algoritmizatsiya-i-ispolniteli/5210-algoritmy-ponyatie-i-vidy-algoritma-blok-skhemy

Глава 7. Алгоритмы. Алгоритмизация. Алгоритмические языки

АЛГОРИТМ

Понятие алгоритма такое же основополагающее для информатики, как и понятие информации. Именно поэтому важно в нем разобраться.

Название «алгоритм» произошло от латинской формы имени величайшего среднеазиатского математика Мухаммеда ибн Муса ал-Хорезми (Alhorithmi), жившего в 783—850 гг.

В своей книге «Об индийском счете» он изложил правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними «столбиком», знакомые теперь каждому школьнику.

В XII веке эта книга была переведена на латынь и получила широкое распространение в Европе.

Человек ежедневно встречается с необходимостью следовать тем или иным правилам, выполнять различные инструкции и указания. Например, переходя через дорогу на перекрестке без светофора надо сначала посмотреть направо.

Если машин нет, то перейти полдороги, а если машины есть, ждать, пока они пройдут, затем перейти полдороги.

После этого посмотреть налево и, если машин нет, то перейти дорогу до конца, а если машины есть, ждать, пока они пройдут, а затем перейти дорогу до конца.

https://www.youtube.com/watch?v=ZgSx3yH7sJI\u0026list=PLRDzFCPr95fK7tr47883DFUbm4GeOjjc0

В математике для решения типовых задач мы используем определенные правила, описывающие последовательности действий. Например, правила сложения дробных чисел, решения квадратных уравнений и т. д.

Обычно любые инструкции и правила представляют собой последовательность действий, которые необходимо выполнить в определенном порядке. Для решения задачи надо знать, что дано, что следует получить и какие действия и в каком порядке следует для этого выполнить.

Предписание, определяющее порядок выполнения действий над данными с целью получения искомых результатов, и есть алгоритм.

Алгоpитм — заранее заданное понятное и точное пpедписание возможному исполнителю совеpшить определенную последовательность действий для получения решения задачи за конечное число шагов.

Это — не определение в математическом смысле слова, а, скорее, описание интуитивного понятия алгоритма, раскрывающее его сущность.

Понятие алгоритма является не только одним из главных понятий математики, но одним из главных понятий современной науки. Более того, с наступлением эры информатики алгоритмы становятся одним из важнейших факторов цивилизации [56].

7.2. Что такое «Исполнитель алгоритма»?

Исполнитель алгоритма — это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя хаpактеpизуют:

  • сpеда;
  • элементаpные действия;
  • cистема команд;
  • отказы.

Сpеда (или обстановка) — это «место обитания» исполнителя. Напpимеp, для исполнителя Pобота из школьного учебника [1] сpеда — это бесконечное клеточное поле. Стены и закpашенные клетки тоже часть сpеды. А их pасположение и положение самого Pобота задают конкpетное состояние среды.

Система команд. Каждый исполнитель может выполнять команды только из некотоpого стpого заданного списка — системы команд исполнителя.

Для каждой команды должны быть заданы условия пpименимости (в каких состояниях сpеды может быть выполнена команда) и описаны pезультаты выполнения команды.

Напpимеp, команда Pобота «ввеpх» может быть выполнена, если выше Pобота нет стены. Ее pезультат — смещение Pобота на одну клетку ввеpх.

После вызова команды исполнитель совеpшает соответствующее элементаpное действие.

Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается пpи недопустимом для нее состоянии сpеды.

Обычно исполнитель ничего не знает о цели алгоpитма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов «почему» и «зачем».

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

7.3. Какими свойствами обладают алгоpитмы?

Основные свойства алгоритмов следующие:

1.   Понятность для исполнителя — исполнитель алгоритма должен понимать, как его выполнять. Иными словами, имея алгоритм и произвольный вариант исходных данных, исполнитель должен знать, как надо действовать для выполнения этого алгоритма.

2.   Дискpетность (прерывность, раздельность) — алгоpитм должен пpедставлять пpоцесс pешения задачи как последовательное выполнение пpостых (или pанее опpеделенных) шагов (этапов).

3.   Опpеделенность — каждое пpавило алгоpитма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для пpоизвола. Благодаpя этому свойству выполнение алгоpитма носит механический хаpактеp и не тpебует никаких дополнительных указаний или сведений о pешаемой задаче.

4.   Pезультативность (или конечность) состоит в том, что за конечное число шагов алгоpитм либо должен пpиводить к pешению задачи, либо после конечного числа шагов останавливаться из-за невозможности получить решение с выдачей соответствующего сообщения, либо неограниченно продолжаться в течение времени, отведенного для исполнения алгоритма, с выдачей промежуточных результатов.

5.   Массовость означает, что алгоpитм pешения задачи pазpабатывается в общем виде, т.е. он должен быть пpименим для некотоpого класса задач, pазличающихся лишь исходными данными. Пpи этом исходные данные могут выбиpаться из некотоpой области, котоpая называется областью пpименимости алгоpитма.

7.4. В какой форме записываются алгоритмы?

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

  • словесная (запись на естественном языке);
  • графическая (изображения из графических символов);
  • псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);
  • программная (тексты на языках программирования).

7.5. Что такое словесный способ записи алгоритмов?

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

Например. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел (алгоритм Эвклида).

Алгоритм может быть следующим:

  1. задать два числа;
  2. если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;
  3. определить большее из чисел;
  4. заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;
  5. повторить алгоритм с шага 2.

Описанный алгоритм применим к любым натуральным числам и должен приводить к решению поставленной задачи. Убедитесь в этом самостоятельно, определив с помощью этого алгоритма наибольший общий делитель чисел 125 и 75.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания:

  • строго не формализуемы;
  • страдают многословностью записей;
  • допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

7.6. Что такое графический способ записи алгоритмов?

Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным.

При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует

выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа.

Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий. В таблице приведены наиболее часто употребляемые символы.

 

Название символа   Обозначение и пример заполнения  Пояснение
ПроцессВычислительное действие или последовательность действий
РешениеПроверка условий
МодификацияНачало цикла
  Предопределенный процесс     Вычисления по подпрограмме,   стандартной подпрограмме
Ввод-выводВвод-вывод в общем виде
Пуск-остановНачало, конец алгоритма, вход и выход в подпрограмму
ДокументВывод результатов на печать

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.

7.7. Что такое псевдокод?

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

Псевдокод 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 строны, 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 (школьный АЯ), описанный в учебнике А.Г. Кушниренко и др. «Основы информатики и вычислительной техники», 1991. Этот язык в дальнейшем мы будем называть просто «алгоритмический язык».

Основные служебные слова

алг (алгоритм)сим (символьный)данодляда
арг (аргумент)лит (литерный)надоотнет
рез (результат)лог (логический)еслидопри
нач (начало)таб(таблица)тознач           выбор
кон (конец)нц (начало цикла)иначеиввод
цел (целый)кц (конец цикла)всеиливывод
вещ (вещественный)длин (длина)пока           неутв

 

Общий вид алгоритма: алг название алгоритма (аргументы и результаты) дано условия применимости алгоритма надо цель выполнения алгоритма нач описание промежуточных величин | последовательность команд (тело алгоритма) кон

Часть алгоритма от слова алг до слова нач называется заголовком, а часть, заключенная между словами  нач  и  кон телом алгоритма.

В предложении алг после названия алгоритма в круглых скобках указываются характеристики (арг, рез) и тип значения (цел, вещ, сим, лит или лог) всех входных (аргументы) и выходных (результаты) переменных. При описании массивов (таблиц) используется служебное слово таб, дополненное граничными парами по каждому индексу элементов массива.

Примеры предложений алг:  

                  алг Объем и площадь цилиндра ( арг вещ R, H,  рез вещ V, S )

                  алг Корни КвУр ( арг вещ а, b, c,  рез вещ x1, x2,  рез лит t )
                  алг Исключить элемент ( арг цел N,  арг рез вещ таб А[1:N] )
                  алг Диагональ ( арг цел N,  арг цел таб A[1:N,  1:N],  рез лит Otvet )

Предложения дано и надо не обязательны.

В них рекомендуется записывать утверждения, описывающие состояние среды исполнителя алгоритма, например:

  1. алг Замена (арг лит Str1, Str2, арг рез лит Text)     дано | длины подстрок Str1 и Str2 совпадают     надо | всюду в строке Text подстрока Str1 заменена на Str2
  2. алг Число максимумов (арг цел N, арг вещ таб A[1:N], рез цел K)     дано | N>0     надо | К — число максимальных элементов в таблице А
  3. алг Сопротивление (арг вещ R1, R2, арг цел N, рез вещ R)     дано | N>5, R1>0, R2>0     надо | R — сопротивление схемы

Здесь в предложениях дано и надо

Источник: http://book.kbsu.ru/theory/chapter7/1_7.html

Алгоритм в информатике — виды, структура и свойства

АЛГОРИТМ

Алгоритмы появились вместе с математикой, а первые упоминания о них встречаются в книге математика Мухаммеда бен Мусы аль-Хорезми из города Хорезма. Он описал методы выполнения различных действий с многозначными числами еще в 825 году. Само слово «алгоритм» появилось после того, как книгу ученого перевели на латинский язык в Египте.

Современное определение алгоритма в информатике — это описание действий, последовательное выполнение которых позволяет решить поставленную задачу за конкретное количество шагов.

С этим человек сталкивается каждый день, когда читает рецепты в кулинарных книгах, инструкции к различной технике, правила решения заданий.

Но обычно все эти действия выполняются автоматически, без их анализа. Родители сталкиваются с этим понятием, когда объясняют детям, как открыть двери ключом или почистить зубы.

Алгоритмов в окружающем мире множество, но есть общие признаки для всех их видов.

Свойства и виды

Для изучения понятия нужно разобраться в свойствах алгоритма в информатике. Их существует несколько:

  • дискретность;
  • детерминированность или определенность;
  • понятность;
  • завершаемость или конечность;
  • массовость или универсальность;
  • результативность.

Согласно свойству дискретности, алгоритмы должны описывать весь процесс решения задания в виде выполнения простых шагов. При этом на пункты отводится определенное количество времени.

Каждый шаг должен определяться состоянием системы, то есть при одних и тех же исходных данных результат не меняется. Но есть и вероятностные алгоритмы, где пункты зависят от системы и случайно генерируемых чисел.

В этой ситуации понятие становится подвидом обычного.

Понятность заключается в том, что команды алгоритма должны быть доступны конкретному исполнителю и входить в его личную систему. В ходе работы математическая функция при правильно заданных исходных данных выдает результат за определенное количество шагов. Иногда процедура может не завершиться, но вероятность таких случаев стремится к нулю.

Универсальность или массовость позволяет использовать алгоритм с разными наборами начальных данных. Последнее свойство обеспечивает его завершение в виде определенного числа — результата.

У каждого алгоритма есть свои начальные условия, цели и пути решения задачи. Существует большая разница между вычислительными и интерактивными видами.

Происхождение первых связано с опытами ученого Тьюринга, они могут преобразовать входные данные в выходные. Вторые предназначены для связи с объектом управления, они работают только под внешним воздействием.

Ученые выделяют несколько видов алгоритмов в информатике:

  • детерминированные или жесткие;
  • гибкие;
  • линейные;
  • разветвляющиеся;
  • циклические;
  • вспомогательные;
  • структурные блок-схемы.

Жесткие еще называются механическими, так как чаще всего они используются для работы двигателя или машины. Они задают действия в единственно верной последовательности, что приводит к искомому или требуемому результату при условии выполнения процессов, для которых они и разработаны.

Гибкие алгоритмы делятся на эвристические и вероятностные. Первые используются при различных умственных выводах без строгих аргументов, а вторые дают возможность получить один результат несколькими способами.

Линейный тип — это набор команд, которые выполняются в строгой последовательности. Разветвляющийся включает хотя бы одно условие и при проверке дает разделение на несколько блоков. Появляются альтернативные ветвления программы.

В циклических видах несколько раз повторяются одни и те же действия, при этом меняются исходные данные. Сюда относятся переборы вариантов и бо́льшая часть способов расчета. Циклом в этом случае называют последовательность команд, которые нужно выполнить множество раз для достижения требуемого результата.

Подчиненный или вспомогательный вид является ранее разработанным алгоритмом для быстрого решения задачи. Он необходим для сокращения записи, если в структуре есть одинаковые команды.

Схемами называются графические изображения с помощью блоков и соединяющих их прямых линий.

Их используют перед программированием в качестве наглядных примеров, поскольку зрительное восприятие позволяет быстрее осмыслить процесс обработки информации и выявить возможные ошибки. В блоках отображаются исходные данные, которые вносятся в компьютер для вычислений.

Способы записи

Алгоритмы записываются несколькими методами. В информатике используется всего три:

  • словесно-формульный;
  • графический;
  • программный.

В первом случае алгоритм записывается простым языком — словами и математическими формулами, что необходимо для понимания его теории. Здесь учитываются исходные данные, действия с ними и условия получения результата. Второй тип записи — компьютерное описание. Для этого применяются языки программирования и сами программы — форсы представления расчетов для их выполнения машиной.

Графическое описание состоит из связанных между собой географических фигур. Основные элементы блок-схем:

  • прямоугольники;
  • эллипсы;
  • ромбы;
  • шестиугольники;
  • стрелки;
  • пунктирные линии;
  • соединительные фигуры.

В прямоугольниках записывают процессы, они указывают на выполнение операций, которые изменяют форму или значение данных. Ромбы содержат способы решения, здесь выбирается следующее направление в зависимости от поставленных условий. Модификации могут передаваться в шестиугольниках, где записываются операции, меняющие команды.

В блок-схемах можно выделить ручной ввод и предопределенные процессы. Первая фигура позволяет исполнителю ввести данные во время работы алгоритма через устройства, подключенные к компьютеру. Второе понятие заключается в использовании заранее записанных алгоритмов.

Графическое изображение содержит блоки документов и дисплеев. Оператор может вводить данные с бумаги и выводить их на нее, а также с помощью устройств, которые воспроизводят информацию на экране (проекторы для интерактивных досок, подключенные к компьютерам планшеты и ноутбуки).

Линии и соединительные фигуры указывают на связи между разными блоками и их последовательность. В схеме есть блоки начала и конца алгоритма, его прерывания, которое может произойти из-за сбоев в программе. Можно также указывать комментарии и пояснения исполнителя, для этого есть отдельные фигуры.

Правила создания

Существует несколько правил создания алгоритмов. Если их соблюдать, то в ходе работы всегда будет верный результат. Форма должна быть настолько простой, чтобы ее понял тот, кто занимается ее разработкой. Также не должно возникнуть проблем с чтением у того, кто будет выполнять описанные действия.

Объект, который проводит расчеты в алгоритме, называется исполнителем. Идеальными считаются роботы, компьютеры и другие машины. Они работают с программами, то есть схемами, написанными определенным языком программирования.

Разобраться с действиями помогут простые примеры алгоритмов по информатике. Когда есть ряд чисел от 1 до 100 и необходимо найти из них простые, то выбираются те, что делятся на единицу и себя. В этом случае используется циклическая структура:

  • сначала нужно взять число 1;
  • проверить, меньше ли оно, чем 100;
  • если да, то узнать, простое ли оно;
  • при выполнении условия записать;
  • перейти к числу 2;
  • повторить операцию.

Такие действия проводят со всеми числами. При этом первые четыре шага будут постоянно повторяться. Если попадается число, не являющееся простым (4, 6, 8 и т. д. ), то его нужно просто пропустить. Алгоритм в этом случае обладает предусловиями, то есть проверки происходят в начале цикла.

Анализ работы

Распространение информационных технологий привело к увеличению риска сбоев в работе программ. Предотвратить появление ошибок в алгоритмах можно с помощью доказательства их корректности математическими средствами. Такой анализ называется формальным методом, он предусматривает использование специального набора инструментов.

Гипотеза Ричарда Мейса утверждает, что избежать ошибок легче, чем их устранить. Благодаря доказательству корректности программ можно выявить их свойства, применяемые ко всем видам входных данных.

Само понятие делится на две разновидности — частичную и полную. При первом типе корректности алгоритм дает правильный результат только для тех случаев, когда он завершается.

Во втором случае программа завершает работу корректно для всего диапазона данных.

Исполнители во время проверки сравнивают выдаваемые данные со спецификой требуемого результата. Для доказательства корректности используются предусловия и постусловия.

Первые должны выполняться перед включением программы, вторые — после завершения ее работы.

Формальные методы успешно применяются для многих задач: верификации программ и микропроцессоров, разработки искусственного интеллекта, электронных схем и автоматических систем для железной дороги, спецификации стандартов.

Для выполнения алгоритма нужно только конкретное количество шагов, но на практике для этого потребуется много времени. В связи с этим введено понятие сложности. Она бывает временной, вычислительной и связанной с размерами алгоритма. Для увеличения эффективности используются быстрые программы, которые появились еще в 50-х годах прошлого века.

Источник: https://nauka.club/informatika/algoritm-v-informatike.html

Все термины
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: