1.2. Етапи розв'язування задач на еом. Алгоритм

При розв'язуванні задач, які потребують складання власних програм, потрібно чітко уявляти послідовність етапів, які необхідно реалізувати для отримання остаточного результату. Можна виділити п'ять таких етапів: аналіз умови задачі, побудова моделі задачі, створення алгоритму розв'язування задачі, реалізація алгоритму певною мовою програмування, аналіз отриманих результатів. Далі описано суть кожного етапу.

1) Аналіз умови задачі. На цьому етапі з'ясовують, які дані будуть передані програмі на опрацювання і які результати отримаються. При цьому встановлюються обмеження на можливі значення вхідних даних і результатів.

2) Побудова моделі задачі. З'ясовуються суттєві для задачі характеристики, які можуть бути записані числовим поданням, втановлюються зв’язки між ними, будуються відповідні математичні вирази. Модель задачі може бути створена різними способами. Основними з них є наступні: 1) текстовий опис; 2) графічний опис (малюнки, креслення схеми, діаграми, графи і т. д.); 3) опис у вигляді кількісних співвідношень, формул, рівнянь.

3) Створення алгоритму розв'язування задачі. Описується послідовність вказівок (команд), які необхідно виконати для отримання остаточного результату.

Існує два основних способи опису алгоритмів – текстовий і графічний.

При текстовому описуванні записуються команди, які необхідно виконати для отримання результату. Найпростішим прикладом текстового опису алгоритму може слугувати рецепт приготування деякої страви. Одним із різновидів текстового опису є навчальна алгоритмічна мова (НАМ). НАМ можна розглядати, як спрощену модель мови програмування високого рівня, у якій наявний власний алфавіт, синтаксис та семантика, що дозволяють однозначно інтерпретувати команди алгоритму.

При графічному описуванні команди алгоритму розташовують у спеціально накреслених рамках (блоках), які з’єднують стрілками для визначення порядку виконання цих команд. Графічний опис алгоритму називають блок-схемою. Такий спосіб подання алгоритму особливо корисно застосовувати для унаочнення алгоритмічних структур на початку вивчення програмування.

Потрібно враховувати те, що кожен алгоритм складено з команд, які спроможний виконати виконавець алгоритму. У випадку рецепта приготування страви виконавцем алгоритму є людина. У випадку комп'ютерної програми виконавцем є процесор комп'ютера. Виконавець не зможе виконати команду, яка не входить до системи його команд. Наприклад, у довільній мові програмування високого рівня, немає команди для розв'язування квадратного рівняння, але є можливість написати допоміжний алгоритм (підпрограму), у якій використовуються команди виконавця алгоритму, застосування яких надає можливість отримати розв'язки квадратного рівняння. В подальшому можна застосовувати створений допоміжний алгоритм при складанні інших алгоритмів (програм), певну команду. Важливо розуміти, що текст програми являє собою алгоритм, записаний певною мовою програмування; двійкові коди виконуваного файлу – це алгоритм, записаний мовою процесора.

При створенні алгоритмів необхідно враховувати властивості, яким повинен відповідати кожен алгоритм. До цих властивостей відносяться: дискретність, визначеність, виконуваність, скінченність, масовість, формальність.

Дискретність. Алгоритм розв'язування задачі повинен утворювати скінчений набір, виконуваних у певній послідовності, окремих кроків. Кожна команда повинна виконуватися за скінчений час, виконання наступної команди повинно починатися після завершення попередньої.

Визначеність. Кожна команда алгоритму повинна однозначно визначати певну команду виконавця і не допускати двоякого тлумачення. Порядок виконання команд повинен бути строго визначеним.

Виконуваність. Алгоритм, орієнтований на конкретного виконавця, повинен включати тільки ті команди, які входять до системи команд виконавця. Алгоритм не повинен містити команд не передбачених розробником алгоритму.

Скінченність. Виконання алгоритму повинно завершуватись за скінчену кількість кроків. Кожен алгоритм передбачає наявність деяких вхідних даних і його виконання за скінчений час приводить до отримання певних результатів.

Масовість. Алгоритм повинен бути застосований до будь-яких наборів значень вхідних даних.

Формальність. Будь-який виконавець, здатний сприймати і виконувати вказівки алгоритму, діючи за алгоритмом, зможе виконати поставлене завдання.

4) Реалізація алгоритму мовою програмування. На цьому етапі здійснюється запис алгоритму мовою програмування, відлагодження та компіляція програми.

5) Аналіз отриманих результатів. Здійснюється перевірка того, наскільки отриманий результат роботи програми відповідає очікуваному. Якщо відповідності між очікуваними і отриманими результатами немає, то здійснюється аналіз алгоритму задачі і, при потребі, зміна алгоритму або навіть зміна моделі задачі.