17.Алгоритм. Интуитивное представление

Интуитивное понятие алгоритма – одно из основных понятий математики, не допускающее определения в терминах более простых понятий. Черты, характерные для интуитивного понятия алгоритма

1. Дискретность. Это свойство заключается в следующем: в начальный момент задается исходная система величин, а в каждый следующий момент система величин получается из предыдущей системы величин по определенному закону (программе).

2. Детерминированность. Система величин, получаемых в любой, отличный от начального, момент времени, однозначно определяется системой величин в предшествующие моменты времени.

3. Элементарность шагов. Закон получения последующей системы величин из предыдущей должен быть простым и локальным.

4. Эффективность (результативность). Каждый шаг работы алгоритма должен заканчиваться результатом.

5. Массовость алгоритма. Начальная система величин может выбираться из некоторого бесконечного счетного множества Х.

6. Конструктивность. Объекты из Х, над которым работает алгоритм, должны быть конструктивными.

18.Нормальные алгоритмы Маркова

Нормальный алгоритм Маркова (НАМ) — один из стандартных способов формального определения понятия алгоритма, так же как и машина Тьюринга. Понятие нормального алгоритма введено А.А. Марковым в конце 1940-х годов.

Нормальный алгоритм описывает метод переписывания строк, похожий по способу задания на формальные грамматики. Нормальный алгоритм Маркова можно рассматривать как универсальную форму задания любого алгоритма. Универсальность нормальных алгоритмов декларируется принципом нормализации: для любого алгоритма в произвольном конечном алфавите А можно построить эквивалентный ему нормальный алгоритм над алфавитом А. Условимся называть тот или иной алгоритм нормализуемым, если можно построить эквивалентный ему нормальный алгоритм, и ненормализуемым в противном случае. Принцип нормализации теперь может быть высказан в видоизмененной форме: все алгоритмы нормализуемы. Пример:

Алфавит Подстановки

{а, b, с, d, е} ас - сa,

ad - da; eca - ae

bc - cb; eda - be

bd - db; edb - be

Слова abcde и acbde - смежные (подстановка bc - cb). Слова abcde - cadbe эквивалентны.

19.Машины Тьюринга

Машина Тьюринга (МТ) — абстрактный исполнитель (абстрактная вычислительная машина). Была предложена Аланом Тьюрингом в 1936 году для формализации понятия алгоритма. МТ является расширением конечного автомата и, согласно тезису Чёрча — Тьюринга, способна имитировать все другие исполнители (с помощью задания правил перехода), каким-либо образом реализующие процесс пошагового вычисления, в котором каждый шаг вычисления достаточно элементарен. В состав МТ входит бесконечная в обе стороны лента (возможны МТ, которые имеют несколько бесконечных лент), разделённая на ячейки, и управляющее устройство, способное находиться в одном из множества состояний. Число возможных состояний управляющего устройства конечно и точно задано. Управляющее устройство может перемещаться влево и вправо по ленте, читать и записывать в ячейки ленты символы некоторого конечного алфавита. Выделяется особый пустой символ, заполняющий все клетки ленты, кроме тех из них (конечного числа), на которых записаны входные данные. Управляющее устройство работает согласно правилам перехода, которые представляют алгоритм, реализуемый данной МТ. Каждое правило перехода предписывает машине, в зависимости от текущего состояния и наблюдаемого в текущей клетке символа, записать в эту клетку новый символ, перейти в новое состояние и переместиться на одну клетку влево или вправо. Некоторые состояния МТ могут быть помечены как терминальные, и переход в любое из них означает конец работы, остановку алгоритма. МТ называется детерминированной, если каждой комбинации состояния и ленточного символа в таблице соответствует не более одного правила. Если существует пара «ленточный символ — состояние», для которой существует 2 и более команд, такая МТ называется недетерминированной.