информатика лекции 4

ИНФОРМАТИКА

ЛЕКЦИЯ №4 (150100.62 - 150400.62)

АЛГОРИТМИЗАЦИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

1. Основные положения.

2. Понятие алгоритма и его свойства.

3. Способы записи алгоритмов.

4. Основные алгоритмические конструкции.

Основные положения Возможности компьютера как технической основы системы

обработки информации связаны с используемым программным

обеспечением (программами).

Программа – упорядоченная последовательность команд

(инструкций) компьютера для решения задачи.

Программное обеспечение – совокупность программ обработки

данных и необходимых для эксплуатации документов.

Процесс создания программы можно представить как

последовательность действий.

1

Постановка

задачи

Алгоритмизация

решения задачи Программирование

Постановка задачи связана с конкретизацией основных параметров

ее реализации, определением источников и структурой входной и

выходной информации, востребуемой пользователем.

Основные положения Алгоритмизация – процесс создания алгоритма решения задачи.

Алгоритм – система точно сформулированных правил,

определяющая процесс преобразования допустимых исходных правил

(входной информации) в желаемый результат (выходную информацию)

за конечное число шагов.

В алгоритме обязательно должны быть предусмотрены все ситуации,

которые могут возникнуть в процессе решения комплекса задач.

Программирование – теоретическая и практическая деятельность,

связанная с созданием программы.

Программирование базируется на комплексе научных дисциплин,

направленных на исследование, разработку и применение методов и

средств разработки программ (специализированного инструментария

создания программы).

1

Понятие алгоритма,

свойства алгоритма

Алгоритм – это набор элементарных операций, или строгая и

четкая последовательность действий, выполнение которых (человеком

или машиной) приводит к определённому результату.

При составлении алгоритмов нужно принимать во внимание

следующее:

1. Исполнитель – что или кто будет выполнять алгоритм

(формальный или неформальный): какие действия он (оно) понимает и

может выполнить, какие команды и в каком виде можно ему отдавать.

2. Комбинирование команд – использование набора понятных

исполнителю команд и порядок их исполнения.

3. Форма записи алгоритма – строгая, по заранее определённым

правилам, чтобы их нельзя было истолковать по разному.

2

Понятие алгоритма,

свойства алгоритма Основные свойства алгоритма

1. Дискретность – процесс решения задачи разделен на элементарные

действия (шаги) – представляющие команды из набора СКИ для

исполнителя алгоритма.

2. Определённость – каждая команда должна быть понятна

исполнителю, не оставлять места для многозначного её толкования и

неопределённого исполнения.

3. Результативность – алгоритм должен приводить к результату за

конечное число шагов.

4. Массовость – каждый алгоритм, разработанный для решения

некоторой задачи, должен быть применим для решения задач этого типа

при всех допустимых значениях исходных данных.

2

Способы записи алгоритмов

Алгоритм должен давать строгую и четкую последовательность

действий, поэтому для него существенным является способ его

задания. От исполнителя требуется лишь четкое выполнение каждого

действия. Мы не должны объяснять ему, для каких целей

предназначается алгоритм.

Возможности любого исполнителя всегда ограничены. Поэтому,

прежде чем составлять алгоритм решения задачи, нужно узнать,

какие действия исполнитель может выполнить. Эти действия

называются допустимыми действиями исполнителя. Для решения

одних и тех же задач исполнители с более «бедным» набором

допустимых действий требуют более сложных подробных алгоритмов.

3


Алгоритм можно записывать разными способами:

• с помощью рисунка, (например, процесс подключения камеры),

• построчно, каждая команда - с новой строки

(последовательность проявления фотопленки, последовательность

склеивания поверхностей на тюбике с клеем и т.д.). Коль кругом все будет мирно,

Так сидеть он будет Смирно;

Но лишь чуть со стороны

Ожидать тебе войны

Иль набега сипы бранной.

Иль другой беды незваной,

Вмиг тогда мой петушок

Приподымет гребешок,

Закричит и встрепенется

И в то место обернется.

А.С. Пушкин

пример построчной

записи алгоритма

3


• В виде блок схеме, каждая команда в отдельной рамочке, блоки

соединяются стрелками.

3

Выполнить А

Выполнить В

начало

конец

Основные алгоритмические

конструкции Линейные алгоритмы, в которых все действия совершаются

одно за другим, независимо от исходных данных и результатов

промежуточных вычислений.

Характерная форма для линейного алгоритма -

последовательное выполнение команд.

4

начало

конец

А,В,С

D=А+В+С

D


конструкции Разветвляющимся называют алгоритм, в котором в

зависимости от исходных данных и результатов промежуточных

вычислений осуществляется выбор по одному из возможных

вариантов.

Варианты (направления вычислений), по которым может

реализоваться вычислительный процесс, называют ветвями.

Выбор ветви зависит от результатов проверки некоторого

условия. Если условие выполняется, то выбирается одна ветвь,

если не выполняется, то другая ветвь.

В конце ветви должен быть специальный указатель,

показывающий последнее действие. Можно, например, употребить

слова "Конец ветвления".

4


конструкции 4


конструкции На алгоритмическом языке структура ВЕТВЛЕНИЕ записывается

следующим образом:

В полной форме

если условие

то действие 1

иначе действие 2

все

В зависимости от условия в строке если выполняется только одно из

действий ( или группа действий), расположенных либо в строке то ( условие

соблюдено), либо в строке иначе (условие не соблюдено).

В неполной (сокращенной) форме

если условие

то действие

все

В этом случае выполнится действие (или группа действий),

расположенное в строке то только при соблюдении условия. Если же условие

не соблюдается, то исполнитель перейдет к выполнению действий,

следующих за служебным словом все.

4


конструкции Циклическим называют алгоритм, в котором получение результата

обеспечивается многократным выполнением одних и тех же операций.

В цикле всегда имеется четыре действия:

1. подготовка - задание начального значения параметру цикла,

2. основные действия (тело цикла) - реализация необходимых

вычислений,

3. подготовка к следующему циклу (модификация) - изменение

параметра цикла,

4. проверка условия - проверка условия окончания цикла.

Все эти действия присутствуют в каждом цикле, но порядок их

следования может быть различный:

с послепроверкой, при этом программа выполняется до тех пор,

пока не будет удовлетворено условие выхода из цикла,

с предпроверкой - условие проверяется сразу же после подготовки.

Основное различие обеих форм заключается в том, что в первом

случае цикл выполняется по крайней мере один раз, а во втором может

получиться, что цикл вообще не будет выполняться.

4


конструкции 4


конструкции Во многих задачах невозможно указать закон получения

следующего значения аргумента из предыдущего. В этом случае они

вводятся с машинного носителя. Это так называемый

вспомогательный алгоритм.

При решении задач встречается итерационный

вычислительный процесс, который продолжается до тех пор, пока

разность между соседними, уточняемыми на каждом шаге цикла

(итерации) значениями, не окажется меньше или равной некоторой

заданной величине. Второй особенностью итерационного процесса

является то, что результаты вычислений очередного выполнения

цикла используются как исходные данные при следующем

выполнении цикла, т.е. решение находится последовательными

приближениями, путем уточнения на каждом шаге цикла.

В большинстве задач вычислительный процесс, реализующий

алгоритм, является комбинированным, т.е. он содержит разветвления,

является циклическим, и итерационным.

4

информатика лекции 4

Education