53. Алгоритм вычисления конечных сумм и произведений.

Для расчета суммы   (где C_k - некоторое слагаемое, зависящее от индекса суммирования k) рационально использовать цикл по переменной – индексу суммирования. Блок схема алгоритма представлена на рис. 28.1 а.

На том же рисунке представлена блок-схема расчета произведения   , где C_k - сомножитель, зависящий от индекса суммирования k.

Эти алгоритмы очень похожи. Только при вычислении суммы переменной S, накапливающей ее, первоначально присваивается нулевое значение, а переменной P, накапливающей произведение – единичное. В теле цикла производится расчет слагаемого (сомножителя), а за-тем суммированием (умножением) накапливается сумма (произведение).

Вычисление бесконечных сумм возможно только для сходящихся рядов, например,   . С ростом k каждое слагаемое должно уменьшаться и сумма стремиться к определенному значению. Цикл суммирования можно прекратить, когда очередное слагаемое по абсолютной величине станет меньше заданной величины . Так как в этом случае обычно нельзя заранее вычислить число повторений, следует использовать цикл с предусловием или цикл с послеусловием. Их блок-схемы приведены на рис. 28.2.

Перед началом циклов выполняются начальные установки: счетчик циклов k – индекс суммирования и переменная S, накапливающая сумму, обнуляются. В теле цикла сначала индекс суммирования увеличивается на единицу, а затем вычисляется слагаемое и накапливается сумма. Условием повторения цикла является | Ck| ≥ ε. Перед началом цикла с предусловием переменной Ck - слагаемому, значение которого вычисляется в теле цикла, необходимо присвоить такое начальное значение, чтобы условие повторения цикла выполнялось. В цикле с послеусловием этого не требуется.

Аналогично можно представить алгоритмы расчета бесконечных произведений, сходящихся к определенному значению.

54. Алгоритм вычисления итеративных сумм.

Особенностью итерационного цикла является то, что число повторений операторов тела цикла заранее неизвестно. Для его организации используется цикл типа пока. Выход из итерационного цикла осуществляется в случае выполнения заданного условия.

На каждом шаге вычислений происходит последовательное приближение и проверка условия достижения искомого результата.

Пример. Составить алгоритм вычисления суммы ряда

с заданной точностью  (для данного знакочередующегося степенного ряда требуемая точность будет достигнута, когда очередное слагаемое станет по абсолютной величине меньше).

Вычисление сумм — типичная циклическая задача. Особенностью же нашей конкретной задачи является то, что число слагаемых (а, следовательно, и число повторений тела цикла) заранее неизвестно. Поэтому выполнение цикла должно завершиться в момент достижения требуемой точности.

При составлении алгоритма нужно учесть, что знаки слагаемых чередуются, и степень числа х в числителях слагаемых возрастает.

Решая эту задачу "в лоб" путем вычисления на каждом i-ом шаге частичной суммы

S:=S+(-1)**(i-1)*x**i/i ,

мы получим очень неэффективный алгоритм, требующий выполнения большого числа операций. Гораздо лучше организовать вычисления следующим образом: если обозначить числитель какого-либо слагаемого буквой р, то у следующего слагаемого числитель будет равен -р*х (знак минус обеспечивает чередование знаков слагаемых), а само слагаемое m будет равно р/i, где i - номер слагаемого.