Уровень алгоритмического обеспечения процесса управления.
Процесс моделирования процедур управления завершается определением требований к будущему набору алгоритмов.
Чтобы определить эти требования, в математике существует раздел теории алгоритмов.
Алгоритм – это набор последовательно выполняющихся процедур над данными, однозначно приводящих к результату.
Особенно актуальность это понятие приобрело с развитием программных методов решения технических задач с помощью компьютеров.
С точки зрения традиционного программирования алгоритм, как функциональная основа компьютерной программы, должен отвечать следующим обязательным требованиям:
однозначность;
индуктивность построения;
детерминированность;
результативность;
конечность.
Свойство однозначности относится к процессу реализации алгоритма на уровне программы, когда каждому действию алгоритма однозначно соответствует определенная команда компьютера(символическая , мнемоход, машинный код);
Индуктивность построения – алгоритм должен позволять строить новые более сложные объекты с помощью исходных, более простых (числа – слова – формулы). Разработка ранее рассмотренных стандартных структур данных;
Детерминированность алгоритма, т.е. определенная заранее последовательность действий (т.е. указывается после каждого шага новый шаг).
Результативность – после останова через определенное количество шагов дается указание, что считать результатом выполнения алгоритма;
Конечность – заключается в конечном числе процедур и операндов;
Одной из самых распространенных графических форм алгоритмов являются блок-схемы.
Способ изображения алгоритмов в виде блок-схем представляет собой единые правила, подтвержденные стандартом.
Линейный блок – прямоугольный;
Блок условных операторов – ромб;
Каждый блок - либо элементарное действие, либо отдельный алгоритм (Это свойство используется модульным программированием).
Чтобы объединить все свойства, присущие алгоритмам в единый универсальный подход к понятию алгоритма, в зависимости ом эвристических исходных предпосылок выделяют три универсальные алгоритмические модели.
Первый тип модели связывает понятия алгоритма с вычислениями и числовыми функциями, т.е. с наиболее часто применяемыми и понятными широкому кругу пользователей разделами математики.
За основу модели алгоритма в этом разделе математики принято понятие рекурсивной функции.
Рекурсивная функция – это функция, определения которой используют саму определяемую функцию (это скорее форма описания функции, чтоб однозначно определить процедуру ее вычисления).
Второй тип моделей рассматривает алгоритм как детерминированное устройство, способное выполнять в каждый фиксированный момент времени элементарные операции.
Основной теоретической моделью этого типа алгоритма является машина Тьюринга.
Машина Тьюринга - (Turing machine) – это абстрактная машина, использованная Тьюрингом для такого определения понятий алгоритма и свойства вычислимости его.
Третий тип моделей основан на преобразовании слов в произвольных алфавитах.
Суть метода:
С помощью элементарных операций и подстановок заменяют части слов (полслова) другим словом.
Самое привлекательное в этом типе моделей алгоритма это то, что модель абстрактна и ее можно применять для описания любых процессов и не обязательно числовой природы.
Этот тип моделей довольно близок к машине Тьюринга и они легко сводимы друг к другу.