3. Типы алгоритмических процессов
Алгоритмы в зависимости от цели, начальных условий, путей решения задачи, последовательности действий исполнителя подразделяются следующим образом.
Механические или жесткие алгоритмы, например, алгоритм работы двигателя внутреннего сгорания.
Гибкие алгоритмы, например, вероятностные или эвристические:
Вероятностные (стохастические) алгоритмы определяют программу решения задачи несколькими путями, каждый из которых дает достижение результата с некоторой вероятностью.
Эвристический алгоритм не имеет определенной последовательности действий, достижение конечного результата алгоритма однозначно не предопределено. В эвристических алгоритмах используют логические процедуры и способы принятия решений, основанные на аналогиях, ассоциациях и прошлом опыте решения задач.
Линейные алгоритмы состоят из набора команд, которые выполняют последовательно друг за другом.
Разветвляющиеся алгоритмы содержат условие, в результате проверки которого исполнитель переходит на один из двух возможных вариантов продолжения алгоритма.
Циклические алгоритмы связаны с многократным повторением одного и того же действия с обновляющимися исходными данными. Циклические алгоритмы используются, например, для выполнения приближенных вычислений.
Вспомогательные алгоритмы относятся к уже созданным алгоритмам, которые можно использовать в готов виде при алгоритмизации новой задачи.
4. Способы записи алгоритмов
Существуют различные формы представления алгоритмов.
Словесно-формульное описание основано на представлении алгоритма в форме последовательности слов, предложений и формул с использованием естественного языка.
Пример словесно-формульного описания алгоритма в задаче о заработной плате
Составить алгоритм начисления з/п по правилу:
если стаж работы менее 5 лет, то з/п составляет 10 тыс. руб.;
при стаже от 5 до 15 лет – 20 тыс. руб.;
более 15 лет – повышение каждый год на 2 тысячи.
Математическая формулировка задачи
|
ZP = |
10000 |
ST < 5 |
|
20000 |
5<=ST<=15 | |
|
20000+(ST-15)*2000 |
ST>15 |
Словесно-формульное описание
Ввести ST, перейти к п.2
Если ST<5, тоZP=10000, перейти к п.4, иначе перейти к п.3
Если ST<15, тоZP=20000, иначеZP=20000+(ST-15)*2, перейти к п.4
Вывести (на печать) значение ZP
Вычисления прекратить.
Распространение словесно-формульного описания на практике ограничивается отсутствием строгой формализации, наличием многословности, а также неоднозначностью толкования отдельных действий алгоритма.
Графическое описание алгоритма использует представление на основе структурной блок-схемы, в которой каждая фигура (блок) относится к отдельному действию алгоритма, а система связанных блоков образует графическую схему алгоритма. Примеры графического изображения блоков, из которых складывается графическое описание алгоритма, представлены в табл. 6.1. При формировании алгоритма блоки располагаются сверху вниз и связываются между собой стрелками.
Таблица 6.1
Блоки графического описания алгоритма
|
Наименование |
Обозначение |
Функции |
|
Пуск-останов |
|
Начало или конец алгоритма |
|
Ввод-вывод |
|
Ввод исходных данных или вывод результатов |
|
Процесс |
|
Вычислительное действие или последовательность вычислений |
|
Разветвление |
|
Проверка условия и выбор направления |
|
Предопределенный процесс |
|
Вычисление по подпрограмме |
|
Модификация |
|
Начало цикла |
Графический подход отличается простотой и наглядностью, дает хорошие результаты при решении относительно небольших задач. Серьезная задача раздвигает границы блок-схемы до такой степени, что ее визуальное восприятие становится трудным или невозможным.
Пример графического описания алгоритма в задаче о заработной плате
Начало
Ввод ST
Да
ST<5 ZP=10000
Нет
Да
ST<15 ZP=20000
Нет
ZP=20000+(ST-15)*2000
Вывод ZP
Останов
Описание на основе псевдокодов выражается в полуформализованном представлении алгоритмов на условном алгоритмическом языке, который содержит элементы языка программирования, фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения. Сочетание естественного языка с математической записью и общепринятыми служебными словами выводит псевдокод на промежуточное место между естественным и формальным языками.
Отсутствие строгих синтаксических правил и определенный произвол в записи команд не позволяют поставить псевдокод в один ряд с языками программирования.
Пример описания алгоритма на основе псевдокода в решении задачи о заработной плате
алг Зарплата (цел ST, вещZP)
арг ST
рез ZP
нач
если ST<5
то ZP= 10000
иначе
если ST<=15
то ZP=20000
иначе ZP= 20000+(ST-15)*2000
все
все
кон.
Программное представление алгоритма основано на использовании алгоритмических языков или формальных языков программирования, которые отличаются точной записью команд и недопустимостью произвольного толкования команд исполнителем10. Представление алгоритма на программном языке выражается в тексте компьютерной программы. О программе, выполняющей действия, предписанные алгоритмом, говорят, что она реализует данный алгоритм на компьютере.
Использование языка программирования позволяет сделать поэтапный переход в решении задачи от словесного описания алгоритма к машинному двоичному коду, который загружается в компьютер для исполнения программы.