Законспектировать и выучить определения

Тема. Алгоритми. Властивості алгоритмів. Форми подання алгоритмів. Базові алгоритмічні структури.

План.

1. Поняття алгоритмів.

2. Виконавці алгоритмів.

3. Способи опису алгоритмів.

4. Властивості алгоритму.

5. Базові алгоритмічні структури.

1. Поняття алгоритму.

Один з найважливіших етапів вирішення завдань на ЕОМ - складання алгоритму. Ми розглянемо, що таке алгоритми, якими загальними властивостями вони володіють і як виконуються, розглянемо деякі способи представлення алгоритму.

Алгоритм - це точне і зрозуміле розпорядження виконавцю здійснити послідовність дій, спрямованих на вирішення поставленого завдання.

Алгоритм — це скінченна послідовність команд, які потрібно виконати над вхідними даними для отримання результату.

Алгоритми люди застосовують практично: робітники на заводах для виготовлення продукції виконують одну і ту ж ланцюжок дій, при приготуванні будь-якої страви шеф-кухар ресторану майстерно виконує чітку послідовність, рецепт, алгоритм приготування. Людина завжди виконує алгоритм для здійснення якої-небудь дії: коли ходить, їсть, працює, відпочиває. Весь Всесвіт функціонує згідно складного алгоритму, і, завдяки цьому, кинувши камінь далеко в небо, ми можемо точно сказати, що він повернеться і стукнеться про Землю.

Слово алгоритм походить від латинського algorithm - латинського написання слова аль-Хорезмі, під яким у середньовічній Європі знали видатного математика з Хорезму (місто в сучасному Узбекистані) Мухаммеда бен Мусу, що жив в 783-850 рр. (IX століття). У своїй книзі «Про індійське рахування» він виклав правила запису натуральних чисел за допомогою арабських цифр і правила дії над ними «стовпчиком», знайомі тепер кожному школяреві. У XII столітті ця книга була перекладена на латинь і отримала широке поширення в Європі.

2. Виконавці алгоритмів.

Будь-який вид діяльності люди­ни — це послідовність процесів прийняття рішень, виконання дій, аналізу результатів. Вчинки людей підпорядковані досяг­ненню конкретної мети. Люди часто не замислюються над тим, що їхні дії є прикладами виконання алгоритмів. Обдумуючи плани на день, ми складаємо алгоритми розв'язування побуто­вих задач чи задач, пов'язаних із професійною діяльністю.

Алгоритм дій — ось головний елемент, без якого неможлива успішна робота не лише користувача комп'ютера, а й менеджера фірми, депутата парламенту, президента компанії чи країни. Отже, люди є творцями і виконавцями алгоритмів.

Окрім людей, виконавцями алгоритмів є інші живі істоти (на­приклад, свійські тварини), а також роботи і комп'ютерні системи.

Для полегшення фізичної та інтелектуальної праці створені різні технічні пристрої: машини, автомати, роботи, комп'ютери. Прикладами електронно-механічних виконавців алгоритмів є телефонний автомат, автомати, що продають воду чи морозиво, роботи-маніпулятори. Робот, виконуючи команди програми або безпосередньо людини, переміщується по поверхні далекої планети. Інший робот замінює людину біля конвеєра — малює кузов автомобіля чи закручує гайки.

Як відомо, комп'ютер використовують для опрацювання великих обсягів інформації. Виконуючи команди користувача чи деякої програми, він допомагає розв'язати не лише складні інженерні задачі, а може поставити діагноз і порекомендувати ліки хворому, подати довідку з енциклопедичного словника, виправити граматичні помилки в тексті чи перекласти текст іншою мовою, відтворити музику чи відео зображення, надіслати повідомлення в будь-яке місце планети тощо.

Кожен виконавець може виконати певну кількість команд. Ці команди називаються допустимими командами виконавця.

Людина здатна виконати практично необмежену кількість різних команд: іти, лічити, шити, пекти, їсти, спати тощо. Тому на дії людей розумні обмеження накладені законами, мораллю й сумлінням.

Кількість команд для механічних виконавців значно менша. Наприклад: уперед, праворуч, ліворуч — це допустимі команди робота. Робот не виконує таких команд, як їсти, спати чи пити.

Додавати, віднімати, множити, малювати, грати — це ко­манди для комп'ютера. Але йому не можна давати команди, характерні для людини чи робота, наприклад, для переміщення у просторі. Команди, які не може виконати виконавець, називаються недопустимими.

Таким чином,

Виконавець алгоритму - це людина або автомат (зокрема, їм може бути комп'ютер), або ще якесь істота або апарат, вміє виконувати деякий певний набір дій.

Виконавець алгоритму характеризується наступними параметрами:

• середа, в якій функціонує виконавець (місце його проживання);

• система команд виконавця - команди з деякого суворо заданого списку;

• відмови виконавця - виникають, якщо команда викликається при неприпустимому для неї стані середовища.

Припустимо, є дресирований пес Шарик - виконавець алгоритму. Середа його функціонування - це твоя квартира і двір (вулиця). Система команд Шарика: «До мене», «Сидіти», «Лежати», «Принеси».

Якщо дати Шарику команду «До мене», то він, розмахуючи хвостом, вистрибом побіжить до тебе, але якщо сказати йому «Принеси молока», то цю команду він не виконає.

Якщо кинути м'ячик на диван і скомандувати «Принеси», то Шарик принесе м'ячик в зубах. Але якщо закинути м'ячик на дерево, то Шарик не зможе виконати команду - виникне відмова виконавця.

Загалом, для того, щоб виконавець алгоритму правильно виконав всі кроки, потрібно формулювати алгоритм в тих командах, які йому зрозумілі і здійсненні. У програмуванні універсальним виконавцем алгоритмів є комп'ютер.

У попередньому розділі ми говорили про те, що алгоритм є зрозумілим, якщо записаний на зрозумілій для виконавця мовою. Наприклад, алгоритм вирішення задачі про чайнику не є зрозумілим, якщо його виконавець - первісна людина.