Лабораторна робота №2

Розробка та програмування алгоритмів найпростіших структур

Мета роботи: оволодіння практичними навичками розробки та програмування алгоритмів найпростіших структур

Теоретична частина

Комп’ютер створено для обробки інформації. Процеси, що в ньому проходять, схожі на мислення людини, але насправді не є ними. Комп’ютер – це просто машина, що виконує наші вказівки. Процес підготовки та розв’язання задачі на ЕОМ можна розбити на такі етапи:

1. Постановка задачі, тобто чітке формулювання задачі зі вказівками мети, яку треба досягти. Тут виділяються вихідні данні, результати та визначаються, який зв’язок між вхідними даними і результатами.

2. Побудова математичної моделі, тобто визначення математичних співвідношень (формул, рівнянь та ін.), що зв’язують результати з вхідними даними.

3. Розробка алгоритму розв’язання задачі, тобто побудова злагодженої схеми (набору інструкцій)

4. Написання програми, тобто запис алгоритму розв’язання задачі на мові, зрозумілій ЕОМ.

5. Налагодження програми, тобто пошук помилок у програмі та їх усунення.

6. Машинний розрахунок, тобто введення конкретних даних, обчислення за готовою програмою та аналіз отриманих результатів.

У різних задачах, деякі з вищеперерахованих етапів можуть бути відсутні, деякі можуть бути розбиті на більшу кількість, але загальна схема залишається такою ж.

Алгоритм, його основні властивості та способи зображення

Під алгоритмом розуміють зрозумілі та точні вказівки виконавцю зробити послідовність дій, що спрямовані на досягнення вказаної мети або розв’язання поставленої задачі.

Виконавцем алгоритму можуть бути людина, різні технічні пристрої, наприклад, робот або ЕОМ. У любому випадку повинна бути досягнута певна мета, інакше уся послідовність дій втрачає зміст. Навіть при виконанні цієї умови, не кожна послідовність дій є алгоритмом. Для цього необхідно виконання кількох умов, що складають властивості алгоритму:

Детермінованість – застосування алгоритму до одних и тих же даних повинно приводити до одного й того ж результату.

Масовість – алгоритм може бути використано для розв’язання однієї й тієї ж задачі при різних вхідних даних, наприклад, знаходження коренів квадратного рівняння при різних коефіцієнтах.

Результативність – виконання алгоритму повинно або закінчуватися результатом, або інформацією про те, чому результат не може бути одержаний, наприклад, при розв’язанні квадратного рівняння будуть одержані значення коренів або інформація про їх відсутність при від’ємному дискримінанті.

Зрозумілість – алгоритм повинен бути зрозумілим конкретному виконавцю, який зможе виконати кожну команду алгоритму у відповідності з її призначенням.

Дискретність – можливість розбиття алгоритму на скінчену кількість етапів, при чому результати попереднього етапу є вхідними для наступного.

Таким чином, кожний алгоритм будується в розрахунку на конкретного виконавця та відповідним чином зображується.

Існують різні способи описання алгоритмів (словесний, псевдокод, графічний та ін.). Алгоритм для ЕОМ краще всього зобразити графічно у вигляді блок-схем.

Схеми алгоритмів складаються з символів, що мають задане значення короткого пояснювального тексту та з’єднувальних ліній. Схема — це графічне представлення визначення, аналізу або методу розв’язання задачі. Символи в схемах бувають основні, специфічні та спеціальні. Основний символ — це символ, що використовується в тих випадках, коли конкретний тип процесу або носія даних невідомо. Специфічний символ — це символ, що використовується для полегшення написання та читання блок-схем.

Схема складається з :

• символів процесу, що вказують фактичні операції обробки даних;

• лінійних символів, що вказують потік управління;

• спеціальних символів, що використовуються для полегшення написання та читання програм.

Описання символів

С имволи даних

Символи процесу:

П риклади специфічних символів процесу:

С имволи ліній:

Спеціальні символи:

Правила використання символів в схемах:

1. Символи у схемі розміщуються рівномірно та повинні бути однакового розміру.

2. У середині символу логічно розміщувати мінімальну кількість тексту (окремий текст - в коментар).

3. Перевага надається горизонтальній орієнтації символів .

4. Розривати контур символів не можна. Для позначення символу можна писати ідентифікатор зліва над символом.

5. Направлення ліній зліва направо і згори донизу — стандартне. Нестандартні направлення ліній справа наліво і знизу догори зображуються стрілками .

6. Треба уникати перехрещення ліній, використовуючи з’єднувачі.

7. Лінії у схемах повинні підходити до символу або зліва, або згори, а виходити або справа, або знизу, лінії повинні бути направлені до центру символу.

Структури алгоритмів

Існують три основних типи процесів обробки інформації: лінійний, розгалужений та циклічний. Їм відповідають базові структури (конструкції) алгоритмів: слідство (лінійна структура), розгалуження, повторення (циклічна структура). Реальний алгоритм будь-якого ступеня складності можна представити комбінацією вказаних базових структур.

При лінійному процесі обробки інформації дії виконуються послідовно, одна за одною, і кожний етап алгоритму виконується тільки один раз.

При розгалуженому процесі обробка інформації виконується по одному з двох можливих шляхів, тобто ті чи інші дії виконуються в залежності від деякої умови.

При циклічному процесі одні і ті ж дії по обробці інформації треба виконати багато разів.

Лінійна структура алгоритму

В алгоритмі лінійної структури дії виконуються послідовно, одна за одною, і кожний етап алгоритму виконується тільки один раз.

Приклад: Скласти алгоритм визначення відстані між двома точками на площині з заданими координатами (x₁, y₁) и (x₂, y₂) за формулою:

Розв’язання у вигляді блок-схеми подано нижче: