Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Украинская инженерно-педагогическая академия
Кафедра информатики и компьютерных технологий
РЕФЕРАТ
по дисциплине: «Технические средства обучения»
на тему: «Построение и анализ вычислительных алгоритмов»
Выполнил: ст. гр. ДРЕ-С10-1
Стефаненко Николай Николаевич
Проверил: Громов Е. В.
2011 г.
Содержание:
1. Введение. 3
2. Алгоритм. Основные свойства алгоритмов. 4
3. Принципы разработки алгоритмов и программ. 7
4. Анализ трудоемкости алгоритмов. 9
5. Заключение. 12
6. Литература. 14
Введение.
Если дана задача, как найти для ее решения эффективный алгоритм? А если алгоритм найден, как сравнить его с другими алгоритмами, решающими ту же задачу? Как оценить его качество? Вопросы такого рода интересуют и программистов, и тех, кто занимается теоретическим исследованием вичислений.
Решение задач на компьютере основано на понятии алгоритма. Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к исходному результату.
Алгоритм означает точное описание некоторого процесса, инструкцию по его выполнению. Разработка алгоритма является сложным и трудоемким процессом. Алгоритмизация – это техника разработки (составления) алгоритма для решения задач на ЭВМ.
Алгоритмом называется точная инструкция исполнителю в понятной для него форме, определяющая процесс достижения поставленной цели на основе имеющихся исходных данных за конечное число шагов.
Основными свойствами алгоритмов являются:
1. Универсальность (массовость) - применимость алгоритма к различным наборам исходных данных.
2. Дискретность - процесс решения задачи по алгоритму разбит на отдельные действия.
3. Однозначность - правила и порядок выполнения действий алгоритма имеют единственное толкование.
4. Конечность - каждое из действий и весь алгоритм в целом обязательно завершаются.
5. Результативность - по завершении выполнения алгоритма обязательно получается конечный результат.
6. Выполнимость - результата алгоритма достигается за конечное число шагов.
Алгоритм считается правильным, если его выполнение дает правильный результат. Соответственно алгоритм содержит ошибки, если можно указать такие допустимые исходные данные или условия, при которых выполнение алгоритма либо не завершится вообще, либо не будет получено никаких результатов, либо полученные результаты окажутся неправильными.
Выделяют три крупных класса алгоритмов:
- вычислительные алгоритмы, работающие со сравнительно простыми видами данных, такими как числа и матрицы, хотя сам процесс вычисления может быть долгим и сложным;
- информационные алгоритмы, представляющие собой набор сравнительно простых процедур, работающих с большими объемами информации (алгоритмы баз данных);
- управляющие алгоритмы, генерирующие различные управляющие воздействия на основе данных, полученных от внешних процессов, которыми алгоритмы управляют.
Изобразительные средства для описания (представления) алгоритма.
Для записи алгоритма решения задачи применяются следующие изобразительные способы их представления:
Словесно- формульное описание;
Блок-схема (схема графических символов);
Алгоритмические язики;
Операторные схемы;
Псевдокод;
Для записи алгоритма существует общая методика:
Каждый алгоритм должен иметь имя, которое раскрывает его смысл.
Необходимо обозначить начало и конец алгоритма.
Описать входные и выходные данные.
Указать команды, которые позволяют выполнять определенные действия над выделенными данными.
Общий вид алгоритма:
Алгоритм: Название алгоритма;
Описание данных;
Начало;
Команды;
Конец.
1. Формульно-словесный способ записи алгоритма характеризуется тем, что описание осуществляется с помощью слов и формул. Содержание последовательности этапов выполнения алгоритмов записывается на естественном профессиональном языке предметной области в произвольной форме.
2. Графический способ описания алгоритма (блок - схема) получил самое широкое распространение. Для графического описания алгоритмов используются схемы алгоритмов или блочные символы (блоки), которые соединяются между собой линиями связи.
Каждый этап вычислительного процесса представляется геометрическими фигурами (блоками). Они делятся на арифметические или вычислительные (прямоугольник), логические (ромб) и блоки ввода-вывода данных (параллелограмм).
Схемы алгоритмов:
Порядок выполнения этапов указывается стрелками, соединяющими блоки. Геометрические фигуры размещаются сверху вниз и слева на право. Нумерация блоков производится в порядке их размещения в схеме.
3. Алгоритмические языки - это специальное средство, предназначенное для записи алгоритмов в аналитическом виде. Алгоритмические языки близки к математическим выражениям и к естественным языкам. Каждый алгоритмический язык имеет свой словарь. Алгоритм, записанный на алгоритмическом языке, выполняется по строгим правилам этого конкретного языка.
4. Операторные схемы алгоритмов. Суть этого способа описания алгоритма заключается в том, что каждый оператор обозначается буквой (например, А – арифметический оператор, Р – логический оператор и т.д.).
Операторы записываются слева направо в последовательности их выполнения, причем, каждый оператор имеет индекс, указывающий порядковый номер оператора. Алгоритм записывается в одну строку в виде последовательности операторов.
5. Псевдокод – система команд абстрактной машины. Этот способ записи алгоритма с помощью операторов близких к алгоритмическим языкам.