Praktično vse na našem svetu je podrejeno nekaterim zakonom in pravilom. Sodobna znanost ne miruje, zahvaljujoč kateri človeštvo pozna veliko formul in algoritmov, po katerih lahko izračunate in poustvarite številna dejanja in strukture, ki jih je ustvarila narava, ter oživite ideje, ki jih je izumil človek.
V tem članku bomo analizirali osnovne koncepte algoritma.
Zgodovina nastanka algoritmov
Algoritem - koncept, ki se je pojavil v XII stoletju. Sama beseda "algoritem" izhaja iz latinske razlage imena slavnega bližnjevzhodnega matematika Muhammada al-Khwarizmija, ki je napisal knjigo "O indijskem štetju". Ta knjiga opisuje, kako pravilno pisati naravna števila z arabskimi številkami, in opisuje algoritem dejanj s stolpcem nad takšnimi številkami.
V 12. stoletju je bila knjiga "Na indijanski račun" prevedena v latinščino, nato pa se je pojavila ta definicija.
Interakcija algoritma s človekom in strojem
Ustvarjanjealgoritem zahteva ustvarjalen pristop, zato lahko samo živo bitje ustvari nov seznam zaporednih dejanj. Toda za izvedbo obstoječih navodil ni treba imeti domišljije, tudi tehnologija brez duše to zmore.
Odličen primer natančnega upoštevanja danih navodil je prazna mikrovalovna pečica, ki še naprej deluje kljub odsotnosti hrane v njej.
Subjektu ali objektu, ki mu ni treba razumeti bistva algoritma, pravimo formalni izvajalec. Človek lahko postane tudi formalni izvršitelj, a v primeru, da je eno ali drugo dejanje nedonosno, lahko razmišljujoči izvršitelj naredi vse na svoj način. Zato so glavni izvajalci računalniki, mikrovalovne pečice, telefoni in druga oprema. Koncept algoritma v računalništvu je izjemnega pomena. Vsak algoritem je sestavljen s pričakovanjem določenega subjekta ob upoštevanju dovoljenih dejanj. Tisti objekti, na katere lahko subjekt uporabi navodila, tvorijo okolje izvajalca.
Praktično vse na našem svetu je podrejeno nekaterim zakonom in pravilom. Sodobna znanost ne miruje, zahvaljujoč kateri človeštvo pozna veliko formul in algoritmov, po katerih lahko izračunate in poustvarite številna dejanja in stvaritve narave ter oživite ideje, ki jih je izumil človek. V tem članku bomo analizirali osnovne koncepte algoritma.
Kaj je algoritem?
Večina dejavnosti, ki jih izvajamo v življenju, zahteva spoštovanje številnih pravil. Od tega, koliko ima človek pravilno predstavo o temkaj, kako in v kakšnem zaporedju naj naredi, je odvisno od kakovosti in rezultata nalog, ki so mu dodeljene. Starši že od otroštva poskušajo v svojem otroku razviti algoritem za glavna dejanja, na primer: zbuditi se, pospraviti posteljo, umiti in umiti zobe, narediti vaje, zajtrkovati itd., Seznam, ki ga oseba naredi vse njegovo življenje zjutraj lahko štejemo tudi za nekakšen algoritem.
Algoritem je koncept, ki se nanaša na niz navodil, ki jih mora oseba upoštevati, da bi rešila določen problem.
Na splošno ima algoritem veliko definicij, več znanstvenikov ga različno opisuje.
Če je algoritem, ki ga oseba uporablja vsak dan, za vsakogar drugačen in se lahko spremeni glede na starost in situacije, v katerih se znajde izvajalec, potem je nabor dejanj, ki jih je treba izvesti za rešitev matematičnega problema ali uporaba tehnologije je enaka za vse in vedno ostaja enaka.
Obstaja drugačen koncept algoritma, razlikujejo se tudi vrste algoritmov - na primer za osebo, ki zasleduje cilj, in za tehnologijo.
V naši dobi informacijske tehnologije ljudje vsakodnevno sledijo nizu navodil, ki so jih pred njimi ustvarili drugi ljudje, saj tehnologija pri uporabi zahteva natančno izvedbo niza dejanj. Zato je glavna naloga učiteljev v šolah, da otroke naučijo uporabljati algoritme, hitro dojeti in spremeniti obstoječa pravila v skladu s trenutnim stanjem. Struktura algoritma je ena izmed njihpojmi, ki se jih uči pri pouku matematike in računalništva v vsaki šoli.
Osnovne lastnosti algoritma
1. Diskretnost (zaporedje posameznih dejanj) - vsak algoritem naj bo predstavljen kot niz preprostih dejanj, od katerih se mora vsako začeti po zaključku prejšnjega.
2. Gotovost - vsako dejanje algoritma mora biti tako preprosto in jasno, da izvajalec nima vprašanj in nima svobode delovanja.
3. Učinkovitost - opis algoritma mora biti jasen in popoln, tako da po izvedbi vseh navodil naloga doseže svoj logični konec.
4. Masovni značaj - algoritem mora biti uporaben za cel razred problemov, ki jih je mogoče rešiti le s spreminjanjem številk v algoritmu. Čeprav obstaja mnenje, da zadnja točka ne velja za algoritme, ampak za vse matematične metode na splošno.
Za boljše razumevanje algoritmov v šolah učitelji pogosto uporabljajo primer kuhanja iz kuharske knjige, priprave zdravil na recept ali izdelave mila na podlagi mojstrskega tečaja. Vendar ob upoštevanju druge lastnosti algoritma, ki pravi, da mora biti vsak element algoritma tako jasen, da ga lahko izvaja popolnoma vsaka oseba in celo stroj, lahko sklepamo, da je vsak proces, ki zahteva vsaj neko vrsto domišljije, algoritma ni mogoče poimenovati. Kuhanje in šivanje zahtevata določene veščine in dobro razvito domišljijo.
Obstajajo različne vrste algoritmov,vendar obstajajo trije glavni.
ciklični algoritem
Pri tej vrsti se nekateri elementi večkrat ponovijo. Seznam dejanj, ki jih je treba ponoviti za dosego cilja, se imenuje telo algoritma.
Iteracija zanke je izvedba vseh elementov, vključenih v telo zanke. Deli zanke, ki se nenehno izvajajo določeno število krat, se imenujejo zanka s fiksno številko ponovitev.
Ti deli cikla, katerih pogostost je odvisna od številnih pogojev, se imenujejo nedoločeni.
Najenostavnejša vrsta cikla je fiksna.
Obstajata dve vrsti cikličnih algoritmov:
- Zanka s predpogojem. V tem primeru telo zanke preveri svoje stanje, preden se izvede.
- Zanka s postpogojem. V zanki s postpogojem se pogoj preveri po koncu zanke.
Linearne vrste algoritmov
Navodila takih vezij se izvedejo enkrat v vrstnem redu, v katerem so predstavljena. Na primer, postopek izdelave postelje ali ščetkanja zob lahko štejemo za linearni algoritem. Ta vrsta vključuje tudi matematične primere, kjer so samo operacije seštevanja in odštevanja.
Algoritem razvejanja
V vrsti razvejanja je več možnosti, katera bo uporabljena, odvisno od pogoja.
Primer. Vprašanje: "Ali dežuje?" Možnosti odgovora: "Da" ali "Ne". Če"da" - odprite dežnik, če "ne" - dajte dežnik v torbo.
Pomožni algoritem
Pomožni algoritem se lahko uporablja v drugih algoritmih, tako da navedete samo njegovo ime.
Pogoji, najdeni v algoritmih
Pogoj je med besedama "če" in "potem".
Na primer: če znate angleško, pritisnite eno. V tem stavku bo pogoj del besedne zveze "znaš angleško".
Podatki so informacije, ki imajo določeno pomensko obremenitev in so predstavljene na način, da jih je mogoče prenesti in uporabiti za ta algoritem.
Algoritemski proces - reševanje problema po algoritmu z uporabo določenih podatkov.
Struktura algoritma
Algoritem ima lahko drugačno strukturo. Za opis algoritma, katerega koncept je odvisen tudi od njegove strukture, lahko uporabite več različnih načinov, na primer: besedno, grafično, z uporabo posebej razvitega algoritemskega jezika.
Katera metoda bo uporabljena je odvisna od več dejavnikov: zahtevnosti naloge, kako podroben mora biti proces reševanja problema itd.
Grafična različica algoritma
Grafični algoritem - koncept, ki pomeni razgradnjo dejanj, ki jih je treba izvesti za rešitev določenega problema, glede na določene geometrijske oblike.
Grafični diagrami niso prikazani naključno. Da bi lahkoza razumevanje katere koli osebe se najpogosteje uporabljajo diagrami poteka in Nassi-Schneidermanovi strukturogrami.
Prav tako so blokovni diagrami narisani v skladu z GOST-19701-90 in GOST-19.003-80. Grafične slike, uporabljene v algoritmu, so razdeljene na:
- Osnovno. Glavne slike se uporabljajo za označevanje operacij, potrebnih za obdelavo podatkov pri reševanju težave.
- Pomožni. Pomožne slike so potrebne za prikaz posameznih, ne najpomembnejših elementov reševanja problema.
V grafičnem algoritmu se geometrijske oblike, ki se uporabljajo za predstavljanje podatkov, imenujejo bloki.
Vsi bloki gredo v zaporedju "od zgoraj navzdol" in "od leve proti desni" - to je pravilna smer toka. S pravilnim zaporedjem črte, ki povezujejo bloke med seboj, ne kažejo smeri. V drugih primerih je smer vrstic označena s puščicami.
Pravilna algoritemska shema ne sme imeti več kot enega izhoda iz blokov obdelave in manj kot dveh izhodov iz blokov, odgovornih za logične operacije in preverjanje stanja.
Kako pravilno zgraditi algoritem?
Struktura algoritma, kot je omenjeno zgoraj, mora biti zgrajena v skladu z GOST, sicer ne bo razumljiva in dostopna drugim.
Splošna metodologija snemanja vključuje naslednje elemente:
Ime, po katerem bo jasno, kateri problem je mogoče rešiti s to shemo.
Vsak algoritem mora imeti jasno označen začetek in konec.
Algoritmivsi podatki, tako vhodni kot izhodni, morajo biti jasno in jasno opisani.
Pri sestavljanju algoritma je treba upoštevati dejanja, ki bodo omogočila izvedbo dejanj, potrebnih za rešitev problema na izbranih podatkih. Približen pogled na algoritem:
- Chema ime.
- Podatki.
- Začetek.
- Ekipe.
- Konec.
Ustrezna konstrukcija vezja bo močno olajšala izračun algoritmov.
Geometrijske oblike, ki so odgovorne za različna dejanja v algoritmu
Horizontalni oval - začetek in konec (znak konca).
Horizontalni pravokotnik - izračun ali druga dejanja (znak procesa).
Horizontalni paralelogram - vhod ali izhod (podatkovni znak).
Horizontalni romb - preverjanje stanja (znak odločitve).
Podolgovat, vodoravni šesterokotnik - modifikacija (znak priprave).
Modeli algoritma so prikazani spodaj.
Formula-besedna različica konstrukcije algoritma.
Formula-besedni algoritmi so napisani v poljubni obliki, v strokovnem jeziku področja, ki mu naloga pripada. Opis dejanj na ta način se izvaja z besedami in formulami.
Koncept algoritma v računalništvu
Na računalniškem področju vse temelji na algoritmih. Brez jasnih navodil, vpisanih v obliki posebne kode, nobena tehnika ne bo delovala ozprogram. Pri pouku računalništva učenci poskušajo podati osnovne pojme algoritmov, jih naučiti, kako jih uporabljati in jih ustvariti sami.
Ustvarjanje in uporaba algoritmov v računalništvu je bolj ustvarjalen proces kot na primer sledenje navodilom za reševanje problema iz matematike.
Obstaja tudi poseben program "Algoritem", ki ljudem, ki ne poznajo področja programiranja, pomaga ustvariti lastne programe. Takšen vir lahko postane nepogrešljiv pomočnik za tiste, ki delajo prve korake na področju računalništva in želijo ustvariti svoje igre ali kakršne koli druge programe.
Po drugi strani je vsak program algoritem. Če pa algoritem izvaja samo dejanja, ki jih je treba izvesti z vstavljanjem svojih podatkov, potem program že nosi končne podatke. Druga razlika je v tem, da je program lahko patentiran in v zasebni lasti, algoritem pa ne. Algoritem je širši koncept kot program.
Sklep
V tem članku smo analizirali koncept algoritma in njegove vrste, se naučili, kako pravilno napisati grafične sheme.
