Практически всичко в нашия свят е подчинено на някои закони и правила. Съвременната наука не стои на едно място, благодарение на която човечеството знае много формули и алгоритми, следвайки които можете да изчислите и пресъздадете много действия и структури, създадени от природата, и да оживите идеите, измислени от човека..
В тази статия ще анализираме основните концепции на алгоритъма.
Историята на появата на алгоритмите
Алгоритъм - концепция, която се появява през XII век. Самата дума "алгоритъм" идва от латинската интерпретация на името на известния математик от Близкия изток Мохамед ал-Хорезми, който е написал книгата "За индийското броене". Тази книга описва как правилно да записвате естествени числа с арабски цифри и описва алгоритъма на действията с колона над такива числа.
През 12-ти век книгата "За индийската сметка" е преведена на латински и тогава се появява това определение.
Взаимодействие на алгоритъма с човек и машина
Създаванеалгоритъмът изисква творчески подход, така че само живо същество може да създаде нов списък от последователни действия. Но за изпълнението на съществуващите инструкции не е необходимо да имате фантазия, дори бездушната технология може да се справи с това.
Отличен пример за точно спазване на дадена инструкция е празна микровълнова фурна, която продължава да работи въпреки липсата на храна вътре.
Субект или обект, който не трябва да разбира същността на алгоритъма, се нарича формален изпълнител. Човек може да стане и формален изпълнител, но в случай, че едно или друго действие е нерентабилно, мислещият изпълнител може да направи всичко по свой начин. Затова основните изпълнители са компютрите, микровълновите фурни, телефоните и друга техника. Концепцията за алгоритъм в компютърните науки е от изключително значение. Всеки алгоритъм се съставя с очакването на конкретен обект, като се вземат предвид допустимите действия. Тези обекти, към които субектът може да приложи инструкции, съставляват средата на изпълнителя.
Практически всичко в нашия свят е подчинено на някои закони и правила. Съвременната наука не стои неподвижна, благодарение на която човечеството знае много формули и алгоритми, следвайки които можете да изчислите и пресъздадете много действия и творения на природата и да оживите идеите, измислени от човека. В тази статия ще анализираме основните понятия на алгоритъма.
Какво е алгоритъм?
Повечето от дейностите, които извършваме през живота си, изискват спазването на редица правила. От това доколко човек има правилна представа за товакакво, как и в каква последователност трябва да направи, зависи от качеството и резултата от поставените му задачи. От детството си родителите се опитват да развият в детето си алгоритъм за основните действия, например: събудете се, оправете леглото, измийте и измийте зъбите си, правете упражнения, закусвате и т.н., списъкът, който човек прави целият му живот сутрин също може да се счита за един вид алгоритъм.
Алгоритъмът е концепция, която се отнася до набор от инструкции, които човек трябва да следва, за да реши определен проблем.
Като цяло алгоритъмът има много дефиниции, няколко учени го характеризират по различен начин.
Ако алгоритъмът, използван от човек всеки ден, е различен за всеки и може да се променя в зависимост от възрастта и ситуациите, в които се намира изпълнителят, тогава наборът от действия, които трябва да бъдат извършени, за да се реши математически проблем или използването на технологията е еднакво за всички и винаги остава същото.
Има различна концепция за алгоритъм, видовете алгоритми също се различават - например за човек, който преследва цел, и за технологията.
В нашата епоха на информационните технологии хората ежедневно следват набор от инструкции, създадени преди тях от други хора, защото технологията изисква прецизно изпълнение на поредица от действия, когато се използва. Ето защо основната задача на учителите в училищата е да научат децата как да използват алгоритми, бързо да възприемат и променят съществуващите правила в съответствие с текущата ситуация. Структурата на алгоритъма е една от тяхпонятия, които се изучават в урока по математика и информатика във всяко училище.
Основни свойства на алгоритъма
1. Дискретност (последователност от отделни действия) - всеки алгоритъм трябва да бъде представен като поредица от прости действия, всяко от които трябва да започне след завършване на предишното.
2. Сигурност – всяко действие на алгоритъма трябва да е толкова просто и ясно, че изпълнителят да няма въпроси и да няма свобода на действие.
3. Ефективност - описанието на алгоритъма трябва да е ясно и пълно, така че след изпълнението на всички инструкции задачата да достигне своя логичен край.
4. Масов характер – алгоритъмът трябва да е приложим към цял клас задачи, които могат да бъдат решени само чрез промяна на числата в алгоритъма. Въпреки че има мнение, че последната точка не се отнася за алгоритмите, а за всички математически методи като цяло.
Често в училищата, за да дадат на децата по-добро разбиране на алгоритмите, учителите използват примера за готвене от готварска книга, приготвяне на лекарство по рецепта или процес на приготвяне на сапун въз основа на майсторски клас. Въпреки това, като се вземе предвид второто свойство на алгоритъма, което казва, че всеки елемент от алгоритъма трябва да бъде толкова ясен, че да може да се изпълнява от абсолютно всеки човек и дори от машина, можем да заключим, че всеки процес, който изисква поне някакъв вид на въображението, алгоритъмът не може да бъде назован. А готвенето и ръкоделието изискват определени умения и добре развито въображение.
Има различни видове алгоритми,но има три основни.
Цикличен алгоритъм
При този тип някои елементи се повтарят няколко пъти. Списъкът с действия, които трябва да се повторят, за да се постигне целта, се нарича тялото на алгоритъма.
Итерацията на цикъл е изпълнението на всички елементи, включени в тялото на цикъла. Части от цикъла, които се изпълняват постоянно определен брой пъти, се наричат цикъл с фиксирано число на повторения.
Онези части от цикъла, чиято честота зависи от редица условия, се наричат неопределени.
Най-простият вид цикъл е фиксиран.
Има два вида циклични алгоритми:
- Цикъл с предварително условие. В този случай тялото на цикъла проверява състоянието му, преди да бъде изпълнено.
- Цикъл с постусловие. В цикъл с постусловие, условието се проверява след края на цикъла.
Линейни типове алгоритми
Инструкциите на такива вериги се изпълняват веднъж в реда, в който са представени. Например процесът на оформяне на легло или миене на зъби може да се счита за линеен алгоритъм. Този тип включва и математически примери, където има само операции за събиране и изваждане.
Алгоритъм за разклоняване
Има няколко опции в тип разклоняване, коя ще бъде приложена в зависимост от условието.
Пример. Въпрос: "Вали ли?" Опции за отговор: "Да" или "Не". Ако"да" - отворете чадъра, ако "не" - сложете чадъра в чантата.
Допълнителен алгоритъм
Допълнителен алгоритъм може да се използва в други алгоритми, като се посочи само името му.
Условия, намерени в алгоритмите
Условието е между думите "ако" и "тогава".
Например: ако знаете английски, натиснете едно. В това изречение частта от фразата "знаеш английски" ще бъде условието.
Данните са информация, която носи определено семантично натоварване и се представя по такъв начин, че да може да се предава и използва за този алгоритъм.
Алгоритмичен процес - решаване на проблем според алгоритъм с помощта на определени данни.
Структура на алгоритъма
Алгоритъмът може да има различна структура. За да опишете алгоритъм, чиято концепция зависи и от неговата структура, можете да използвате няколко различни начина, например: словесен, графичен, като използвате специално разработен алгоритъм.
Кой метод ще бъде използван зависи от няколко фактора: сложността на задачата, колко подробен трябва да бъде процесът на решаване на проблема и т.н.
Графична версия на алгоритъма
Графичен алгоритъм - концепция, която предполага разлагане на действия, които трябва да се извършат за решаване на конкретна задача, според определени геометрични фигури.
Графичните диаграми не се показват на случаен принцип. За да могат да могатза да се разбере всеки човек, най-често се използват блок-схеми и структурограми на Наси-Шнайдерман.
Също така блоковите диаграми се изчертават в съответствие с GOST-19701-90 и GOST-19.003-80. Графичните фигури, използвани в алгоритъма, са разделени на:
- Основна. Основните изображения се използват за посочване на операциите, необходими за обработка на данни при решаване на проблем.
- Допълнителен. Необходими са помощни изображения, за да посочат отделни, а не най-важните елементи от решаването на проблема.
В графичен алгоритъм геометричните фигури, използвани за представяне на данни, се наричат блокове.
Всички блокове вървят последователно "отгоре надолу" и "отляво надясно" - това е правилната посока на потока. При правилната последователност линиите, свързващи блоковете един с друг, не показват посоката. В други случаи посоката на линиите е обозначена със стрелки.
Правилната алгоритъмна схема не трябва да има повече от един изход от блокове за обработка и по-малко от два изхода от блокове, отговорни за логически операции и проверка на състоянието.
Как да изградим правилно алгоритъм?
Структурата на алгоритъма, както бе споменато по-горе, трябва да бъде изградена според GOST, в противен случай няма да бъде разбираема и достъпна за другите.
Общата методология на запис включва следните елементи:
Името, с което ще стане ясно какъв проблем може да бъде решен с тази схема.
Всеки алгоритъм трябва да има ясно обозначено начало и край.
Алгоритмивсички данни, както входни, така и изходни, трябва да бъдат ясно и ясно описани.
При компилиране на алгоритъм трябва да се отбележат действията, които ще позволят извършването на действията, необходими за решаване на проблема върху избраните данни. Приблизителен изглед на алгоритъма:
- Име на Chema.
- Данни.
- Старт.
- Екипи.
- Край.
Правилното изграждане на веригата значително ще улесни изчисляването на алгоритмите.
Геометрични фигури, отговорни за различни действия в алгоритъма
Хоризонтален овал - начало и край (знак за край).
Хоризонтален правоъгълник - изчисление или други действия (знак за процес).
Хоризонтален паралелограм - вход или изход (знак за данни).
Хоризонтален ромб - проверка на състоянието (знак за решение).
Удължен, хоризонтален шестоъгълник - модификация (знак за подготовка).
Моделите на алгоритъма са показани по-долу.
Формула-вербална версия на конструкцията на алгоритъма.
Формуло-вербалните алгоритми са написани в произволна форма, на професионалния език на областта, към която принадлежи задачата. Описанието на действията по този начин се извършва с помощта на думи и формули.
Концепцията за алгоритъм в компютърните науки
В компютърното поле всичко е базирано на алгоритми. Без ясни инструкции, въведени под формата на специален код, никоя техника няма да работи илипрограма. В уроците по компютърни науки учениците се опитват да дадат основните понятия на алгоритмите, да ги научат как да ги използват и да ги създават сами.
Създаването и използването на алгоритми в компютърните науки е по-творчески процес, отколкото, например, следването на инструкции за решаване на задача по математика.
Има и специална програма "Алгоритъм", която помага на хората, които са невежи в областта на програмирането, да създават свои собствени програми. Такъв ресурс може да се превърне в незаменим помощник за тези, които правят първите си стъпки в компютърните науки и искат да създават свои собствени игри или всякакви други програми.
От друга страна, всяка програма е алгоритъм. Но ако алгоритъмът носи само действията, които трябва да бъдат извършени чрез вмъкване на своите данни, тогава програмата вече носи готовите данни. Друга разлика е, че програмата може да бъде патентована и частна собственост, но алгоритъмът не е. Алгоритъмът е по-широко понятие от програмата.
Заключение
В тази статия анализирахме концепцията за алгоритъм и неговите типове, научихме се как да пишем правилно графични схеми.
