7 Иә . Алгоритм және программа ұғымдары

Алгоритм ұғымы математика мен есептеуіш техниканың негізгі ұғымы. Алға қойған кез-келген мәселені ЭЕМ-ның көмегімен шешу үшін ЭЕМ-ға түсінікті нұсқаулар тізбегін құру керек. Алгоритм – берілген есепті шешу үшін орындаушыға берілетін нұсқаулар тізбегі.

Алгоритм атауы IX ғ. математигі Абу Джафара Мохамеда ибн Мусы Аль-Хорезми атынан шыққан. Ол ондық санақ жүйесінде берілген сандармен орындалатын амалдардың жалпы ережесін ұсынған болатын.

Алгоритмге қойылатын талаптар:

1. Анықталғандық - орындалатын нұсқаулар компьютерге “түсінікті” және осы нұсқаулардың саны шекті болуы керек;

2. Нәтижелілік – нақты бір қадамнан кейін есептің шешімі алынуы керек;

3. Жан-жақтылық – алгоритм тек бір ғана есепті шешуге емес, осыған ұқсас басқа есептерді шешуге да арналған болуы керек;

4. Тиімділік – есепті шешудің ең тиімді жолдары қарастырылуы керек.

Есептің алгоритмін құру - өте жауапты кезең. Тек тәжірибелі программист қана кішігірім есептерді шешкен кезде берілген есепті алдын-ала талдамай-ақ, компьютерлік программа құра алады. Әдетте ондай есептер сирек кездеседі. Сондықтан, алдымен, есептің алгоритмі құрылады да, соған сәйкес программа жазылады.

Алгоритмді сөздік-формула түрінде, графиктік түрде және программалау тілінде бейнелеуге болады. Сөздік-формула түрінде бейнелеу дегеніміз алгоритмді сөздер мен формулаларды пайдаланып бейнелеу.

Алгоритмді графиктік бейнелеудің әртүрлі тәсілдері бар. Блок–схемалар және Насси–Шнейдерман құрылымдамалары (структурограмма) – алгоритмдерді графиктік бейнелеудің ең кең тараған тәсілі. Блоктарға тікелей нөмірлер меншіктеледі және олар бағыттаушылар арқылы өзара жалғастырылады. Блок – схемалардағы блоктар сәйкестігі және белгілеулер 7.1-кестеде келтірілген.

Программа – алгоритмнің арнайы машиналық тілде жазылуы. Программаның негізгі сипаттамасы: алынған нәтиженің дұрыстығы, орындалу уақыты, жадыда алатын орны немесе көлемі. Кез-келген программаның басты қызметі – берілгендерді өңдеу. Программаның басында өңделуге берілетін мәліметтер – алғашқы берілгендер деп аталады. Алғашқы берілгендерді пернетақтаның көмегімен енгізуге болады. Программаның орындалу барысында алғашқы берілгендер өңделіп, нәтижеге айналады.

7.1-Кесте. Блок-схемалардың сипаттамасы

Блок	Блок- схема
Программа басы мен соңының блогы. Программаның басталуын және аяқталуын бейнелеу үшін, қосалқы программаға кіру және одан шығу үшін қолданылады.
Енгізу–шығару блогы. Аттары көрсетілген айнымалыларды енгізу және көрсетілген айнымалылар мәндерін шығару кезін бейнелейді.
өрнек Әрекеттер блогы (меншіктеу амалдары). Берілгендерді өңдеу және аттары көрсетілген айнымалыларға нәтижелерді орналастыру бейнеленетін блок.
7.1-кесте жалғасы
Таңдау блогы. Шартты тексеру нәтижесіне байланысты тек «иә» тармағы немесе тек «жоқ» тармағы орындалады.
Параметрлі қайталау блогы. А.а.-параметрлі айнымалы аты; Б.м.- параметрдің бастапқы мәні; С.м.- параметрдің соңғы мәні; қадам-цикл денесінің әрбір орындалуынан кейін параметрдің өзгеру мөлшері. Цикл денесі параметр қанша рет әртүрлі мән қабылдаса, сонша рет орындалады.
Алдыңғы шартты қайталау блогы. Шарт - циклдің орындалу шарты. Цикл денесі бірде-бір рет те орындалмауы мүмкін.
Кейінгі шартты қайталау блогы Шарт - циклдің аяқталу шарты. Цикл денесі кемінде. бір рет орындалады.
Қосалқы (немесе көмекші) программаны шақыру блогы

Тұрақты – программаның басында мәні анықталған және программаның орындалу барысында мәні өзгермейтін шама. Турбо-Паскальда тұрақтылардың сандық, логикалық, символдық және жолдық түрлері қолданылады. Айнымалы – программаның орындалу барысында мәні өзгеріп тұратын шама. Берілгендер – сақтау, өңдеу және тасымалдау мүмкіндігін қамтамасыз ететін, формальды түрде берілетін ақпарат.

Есептерді компьютерде шығару кезеңдері:

1. Есептің берілуі(қойылымы);

2. Талдау:

а) Есептің математикалық моделін құру;

б) Есептің алгоритмін құру;

в) Есептің программасын құру;

3. Программаны енгізу және нәтижені талдау.

Есептің берілуінде есептің мазмұны, берілген шамалар қарастырылады.

Осы кезеңде программист есепті шешудің тиімді жолдарын қарастыра бастауы қажет. Есептің математикалық моделі дегеніміз – есепті шешу әдісін сипаттау. Мұнда сандық әдістер талданады және берілген есепті шешудің ең тиімді жолы таңдап алынады. Келесі кезеңде есептің математикалық моделіне сәйкес есептің алгоритмі құрылады. Құрылған алгоритмді компьютерге түсінікті тілде жазу қажет, яғни қандай да бір программалау тілінде есептің программасы құрылады. Құрылған программаны компьютерге енгізіп, нәтижесін алу – есептерді компьютерде шығарудың соңғы кезеңі.

Алгоритмдер мынадай топтарға бөлінеді:

1. сызықтық құрылымды алгоритмдер

2. тармақталушы құрылымды алгоритмдер

3. қайталанушы алгоритмдер.

Сызықтық құрылымды алгоритм дегеніміз барлық операторлары көрсетілген ретпен орындалатын алгоритм.

Амалдардың орындалуының осындай реті табиғи рет деп аталады. Сызықтық құрылымды алгоритмде ешқандай шарт болмайды және ондағы операторлар жазылу тізбегімен орындалады. Сызықтық құрылымды программаларды жазу үшін ақпараттарды енгізу, меншіктеу және есептеу нәтижесін шығару операторлары қажет.

Тәжірибеде келтірілген берілгендер немесе аралық нәтижелердің мәндеріне байланысты кейбір операторлары орындалатын, ал қалған операторлары орындалмайтын алгоритмдер кездеседі. Мұндай алгоритмдерді тармақталушы құрылымды алгоритмдер деп атайды. Басқаша айтқанда, алгоритмдік тілде қойылған шартқа байланысты екi немесе екiден де көп тармақтары бар алгоритмді тармақтақталушы құрылымды алгоритм деп атайды.

Көп жағдайларда аргументтердің әртүрлі мәндері үшін алгоритмнің белгілі бір бөліктерін немесе операторлар тобын бірнеше рет қайталауға тура келеді. Осындай құрылымды алгоритмдерді ұйымдастыру үшін қайталанушы құрылымды алгоритмдер қолданылады. Цикл дегеніміз – қайсыбір шарт орындала бергенге дейін белгілі бір амалдар тізбегін бірнеше рет жүзеге асыратын (не бірде–бір рет орындалмайтын ) әрекетті ұйымдастыру түрі .

Практикалық есептерге программа құрғанда үлкен программаның белгілі бір бөлігін әртүрлі мәндер бойынша бірнеше рет қайталап пайдалануға тура келеді. Мұндай программаның бөлігін қайталап жаза бермес үшін оны қосалқы программа ретінде жазған ыңғайлы. Қосалқы (көмекші) программа дегеніміз – жеке программа ретінде бөлек жазылған, қажет кезінде оған оралып, пайдалануға болатын негізгі программаның арнайы бөлігі. Қосалқы программаға автоматты түрде енуге және одан шығуға болады. Қосалқы программаны қолдану мынадай мүмкіндіктер береді:

1. Негізгі программаның көлемі кішірейеді;

2. Негізгі программада пайдаланылған айнымалыларды қосалқы программада да пайдалануға болады;

3. Қосалқы программаға берілген жады ұяшықтарын ол орындалмай тұрғанда бос ұяшық ретінде (бос айнымалы ретінде) пайдалануға болады;

4. Қосалқы программаны пайдалану құрылымдық программалауға мүмкіндік береді.