Государственное бюджетное образовательное учреждение лицей № 1580 (при МГТУ им. Н.Э. Баумана) Южный административный округ города Москвы
Сборник задач по программированию для учащихся 8-х классов лицея
Авторы: Зайцева М.А., Калмыков Ю.В.
Москва 2012
Тема: Алгоритм. Понятие алгоритма, свойства алгоритмов. Исполнители алгоритмов. Исполнитель – черепашка. Система команд. Алгоритмическая структура следование.
Алгоритм — это понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи. Происхождение самого термина «алгоритм» связано с математикой. Это слово происходит от Algorithmi – латинского написания имени Мухаммеда аль-Хорезми (787 – 850) выдающегося математика средневекового Востока.
В определение алгоритма входит такое понятие как исполнитель. Исполнитель — это живое существо или устройство (человек, собака, автоматическое устройство, робот), способное выполнять некоторый определенный набор действий. Приказ на исполнение действия, выраженный тем или иным заранее фиксированным способом, называется командой. А вся совокупность допустимых приказов (т.е. все команды, которые исполнитель знает и умеет выполнять) называется системой команд исполнителя.
Свойства алгоритма
Понятность. В алгоритм должны быть включены только те команды, которые понятны исполнителю.
Дискретность. Алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых шагов (этапов). При этом для выполнения каждого шага (этапа) алгоритма требуется некоторый конечный отрезок времени. То есть преобразование исходных данных в результат осуществляется во времени дискретно.
Определенность (или детерминированность). Это свойство состоит в том, что каждая команда исполнителя должна быть четкой, однозначной и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.
Результативность (или конечность). Это свойство состоит в том, что алгоритм должен приводить в тех случаях, для которых он создан, к получению искомого результата за конечное число шагов.
Массовость. Это свойство состоит в том, что алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные (входы) могут выбираться из некоторой области данных (группы правильных входов).
Разработанный алгоритм можно описать несколькими способами, например:
на естественном языке;
в виде схемы;
на специальном языке (например, языке программирования).
Алгоритм, описанный на языке программирования, будем называть программой.
Система команд черепашки в среде л-Граф:
FORWARD n |
<Alt>+<F1> |
— |
черепашка движется вперед в направлении взгляда на n черепашьих шагов |
BACK n |
<Alt>+<F5> |
— |
черепашка движется назад в противоположном взгляду направлении на n черепашьих шагов |
RIGHT A |
<Alt>+<F2> |
— |
черепашка поворачивает на A градусов вправо (по часовой стрелке) |
LEFT A |
<Alt>+<F6> |
— |
черепашка поворачивает на A градусов влево (против часовой стрелки) |
COLOR c |
<Alt>+<F4> |
— |
определяет цвет следа с, оставляемого черепашкой. Параметр с принимает значения 0, 1, ..., 15 |
DRAW |
<Alt>+<F8> |
— |
черепашка движется, оставляя след на экране |
NODRAW |
<Alt>+<F9> |
— |
черепашка движется, не оставляя следа |
HOME |
|
— |
помещает черепашку в начальное положение (в точку с координатами 319,174 и направлении взгляда — вверх) |
TURTLE k |
|
— |
выводит на экран образ черепашки с номером k (k принимает значение 0, 1 или 2) |
CLS |
|
— |
очищает графический экран и помещает черепашку в начальное положение |
Обратите внимание, в некоторых командах не используется параметр.
Значения функциональных клавиш
<F1> — Help |
краткий справочник по работе с системой |
<F2> — Save |
сохранение файла с текстом программы |
<F3> — Load |
загрузка файла с текстом программы в окно редактирования |
<F6> — Logo |
переход в режим непосредственного исполнения команд |
<F8> — Trace |
переход в режим пошагового выполнения программы |
<F9> — Run |
запуск программы на выполнение |
<F10> — Quit |
выход из среды «Л-ГРАФ» |
Напишем программу рисования квадрата со стороной в 70 черепашьих шагов:
RIGHT 90
FORWARD 70
RIGHT 90
FORWARD 70
RIGHT 90
FORWARD 70
RIGHT 90
Выполним эту программу, для этого нажмем клавишу <F9> — RUN. Черепашка автоматически выполнит команды нашей программы, в результате чего мы получим квадрат на экране.
Такая структура программы (алгоритма), когда команды выполняются последовательно одна за другой, называется линейной или структурой следования.