Тема 4.1. Основы алгоритмизации.

1. Основные сведения.

2. Подготовка задач для решения на ЭВМ

3. Свойства алгоритма.

4. Способы описания алгоритма.

5. Базовые структуры алгоритмов

6. Языки программирования.

7. Среда программирования.

1. Основные сведения.

Термин алгоритм возник задолго до появления компьютеров, в IX веке. Первые правила

(алгоритмы) описывали сложение, вычитание, умножение, деление многозначных чисел. Этими правилами мы пользуемся и сегодня.

Алгоритм – это законченная последовательность команд, которые необходимо выполнить над исходными данными, чтобы получить результат.

В вычислительных процессах алгоритм есть последовательность команд (директив), которые обозначают действия, которые необходимо выполнить для достижения поставленной цели: решения конкретной задачи.

Эффективным методом построения алгоритмов есть метод пошаговой детализации, при котором задача разбивается на несколько простых подзадач (модулей), и для каждого модуля создается свой алгоритм. Чаще всего алгоритм складывается из главного модуля и нескольких других, созданных ранее. Такой метод называется структурным проектированием алгоритма.

2. Подготовка задач для решения на эвм

является достаточно сложным и трудоемким. Он включает несколько последовательных этапов:

1) формулировка задачи;

2) математическая постановка задачи;

3) выбор метода решения и численный анализ;

4) разработка алгоритма;

5) выбор структуры данных;

6) программирование;

7) тестирование и отладка программы.

На первом этапе чётко излагается условие задачи, выделяются исходные данные для её решения, даются точные указания, какие результаты и в каком виде должны быть получены.

На втором этапе задача представляется в виде уравнений, соотношений, ограничений, необходимых для её решения.

На третьем этапе выбирается метод, наиболее приемлемый для решения данной задачи. Подбираются формулы, по которым выполняются вычисления. Для простых задач численные методы не нужны. Численный анализ проводится с целью выявления возможности возникновения некорректных арифметических операций (деление на 0 и т.п.).

На четвертом этапе непосредственно разрабатывают алгоритм решения задачи. Под разработкой алгоритма понимают сведение задачи к последовательности этапов, выполняемых друг за другом так, что результаты предыдущих этапов используются при выполнении последующих. Это согласуется с возможностями ЭВМ - выполнять действия последовательно одно за другим.

На пятом этапе определяются типы данных для используемых в программе переменных (целый, вещественный, логический, символьный или строковый и т.д.) и выбираются структуры данных (массивы, множества, файлы, записи).

На шестом этапе разрабатывается программа – запись алгоритма на языке, понятном ЭВМ.

На седьмом этапе проверяется правильность работы программы на конкретном примере, исправляются обнаруженные ошибки, т.е. производится отладка программы.

3. Свойства алгоритма.

Полученный алгоритм должен обладать следующими свойствами:

• определённостью (каждый шаг алгоритма описывается так, чтобы исключить неоднозначность толкования, чтобы ЭВМ его поняла правильно);

• результативностью (алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов);

• дискретностью (алгоритм состоит из отдельных действий, к следующему можно перейти, только выполнив предыдущее);

• массовостью (алгоритм, решения задачи разрабатывается так, чтобы его можно было применить к решению всех подобных задач, отличающихся лишь входными данными).