Алгоритм. Свойства алгоритма
Процессор может сам выполнять лишь простейшие команды. Для решения сложных задач программист должен составить подробное описание последовательности действий, которые необходимо выполнить центральному процессору компьютера. Составление такого пошагового описания процесса решения задачи называется алгоритмизацией, а алгоритмом называется конечный набор правил, расположенных в определенном логическом порядке, позволяющий исполнителю решать любую конкретную задачу из некоторого класса однотипных задач. В разных ситуациях в роли исполнителя может выступать электронное или какое-либо иное устройство или человек.
Слово «алгоритм» возникло из названия латинского перевода книги арабского математика IX века Аль-Хорезми «Algoritmi de numero Indorum», что можно перевести как «Трактат Аль-Хорезми об арифметическом искусстве индусов».
Алгоритм должен удовлетворять определенным требованиям:
1. Наличие ввода исходных данных.
2. Наличие вывода результата выполнения.
3. Однозначность (компьютер «понимает» только однозначные инструкции).
4. Общность ~ алгоритм предназначен для решения некоторого класса задач.
5. Корректность — алгоритм должен давать правильное решение задачи.
6. Конечность — решение задачи должно быть получено за конечное число шагов.
7. Эффективность — для решения задачи должны использоваться ограниченные ресурсы компьютера (процессорное время, объем оперативной памяти и т. д.).
Виды задания алгоритмов
Естественный язык
Блок –схема
Язык программирования
Алгоритм может быть записан на естественном языке, например,
Составим алгоритм решения следующей задачи. Пусть заданы два значения, х и у. Необходимо сравнить эти значения и напечатать имя большей переменной. Для решения этой задачи достаточно сравнить оба значения и в зависимости от результата сравнения вывести на печать символ «х» или символ «у»:
Ввести значение х.
Ввести значение у.
Если х < у, то напечатать «у», иначе напечатать «x».
Для записи алгоритмов мы пользовались естественным языком. Иногда используют полуформальный язык с ограниченным словарем (часто на основе английского языка), промежуточный между естественным языком и языком программирования. Такой язык называется псевдокодом. Запись алгоритма на псевдокоде называется структурным планом. Псевдокод удобен тем, что позволяет программисту сосредоточиться на формулировке алгоритма, не задумываясь над синтаксическими особенностями конкретного языка программирования.
Для разработки структуры программы удобнее пользоваться записью алгоритма в виде блок-схемы (в англоязычной литературе используется термин flow-chart). Для изображения основных алгоритмических структур и блоков на блок-схемах используют специальные графические символы. (рисунок)
Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой.
Языки программирования — искусственные языки. От естественных они отличаются ограниченным числом «слов», значение которых понятно транслятору, и очень строгими правилами записи команд (операторов). Совокупность подобных требований образует синтаксис языка программирования, а смысл каждой команды и других конструкций языка — его семантику. Нарушение формы записи программы приводит к тому, что транслятор не может понять назначение оператора и выдает сообщение о синтаксической ошибке, а правильно написанное, но не отвечающее алгоритму использование команд языка приводит к семантическим ошибкам (называемые еще логическими ошибками или ошибками времени выполнения).
Процесс поиска ошибок в программе называется тестированием, процесс устранения ошибок — отладкой.
Лекция