Algoritmus: koncept, vlastnosti, štruktúra a typy

Prakticky všetko v našom svete podlieha niektorým zákonom a pravidlám. Moderná veda nehybne stojí, vďaka čomu sú ľudstvu známe veľa vzorcov a algoritmov, po ktorých je možné vypočítať a znovu vytvoriť mnohé činy a štruktúry vytvorené prírodou a realizovať myšlienky vynájdené človekom.

V tomto článku budeme analyzovať základné pojmy algoritmu.

História vzhľadu algoritmov

Algoritmus je koncept, ktorý sa objavil v 12. storočí. Samotné slovo "algoritmus" pochádza z latinského výkladu názvu známeho matematika Blízkeho východu Mohameda al-Khorezmiho, ktorý napísal knihu "Na indickom účte". Táto kniha opisuje, ako správne písať prírodné čísla pomocou arabských číslic a opisuje algoritmus pre činnosť stĺpca na takýchto číslach.

V 12. storočí bola kniha "Na indickom účte" preložená do latiny, potom sa táto definícia objavila.

Interakcia algoritmu s osobou a strojom

Vytvorenie algoritmu vyžaduje kreatívny prístup, takže nový zoznam postupných akcií môže vytvoriť len živé bytosti. Ale na vykonanie existujúcich inštrukcií nemusí byť fantázia, dokonca ani bezduchá technológia to zvládne.

Skvelým príkladom presného vykonania danej inštrukcie je prázdna mikrovlnná rúra, ktorá naďalej funguje napriek nedostatku jedla v nej.

Subjekt alebo objekt, ktorý sa nepotrebuje ponoriť do podstaty algoritmu, sa nazýva formálnym výkonným umelcom. Človek sa tiež môže stať formálnym umelcom, ale v prípade nerentabilných akcií môže mysliteľný interpret urobiť všetko vlastným spôsobom. Preto sú hlavnými umelcami počítače, mikrovlnné rúry, telefóny a ďalšie zariadenia. Pojem algoritmu v informatike má najväčší význam. Každý algoritmus sa zostavuje s výpočtom konkrétneho predmetu, pričom sa zohľadňujú prípustné akcie. Tými objektmi, na ktoré môže subjekt použiť pokyny, je prostredie veriteľa.

Prakticky všetko v našom svete podlieha niektorým zákonom a pravidlám. Moderná veda nehybne stojí, vďaka čomu je ľudstvo známe množstvo vzorcov a algoritmov, po ktorých možno vypočítať a znovu vytvoriť mnohé akcie a výtvory prírody a realizovať myšlienky vynájdené človekom. V tomto článku budeme analyzovať základné pojmy algoritmu.

Čo je to algoritmus?

Väčšina krokov, ktoré robíme počas nášho života, si vyžaduje súlad s viacerými pravidlami. Pokiaľ ide o to, do akej miery má človek pravú predstavu o tom, čo a ako musí urobiť, závisí kvalita a výsledok úloh, ktoré mu boli pridelené. Od detstva sa rodičia snažia vo svojom dieťati vypracovať algoritmus základných krokov, napríklad: prebudiť sa, naplniť posteľ, umývať a štetkovať zuby, robiť cvičenia, mať raňajky atď., Zoznam, ktorý osoba robí celý svoj život od rána, môže byť považovaný za druh algoritmu.

Algoritmus je koncept, ktorý označuje súhrn inštrukcií, ktoré musí osoba vykonať, aby vyriešila konkrétny problém.

Všeobecne platí, že algoritmus má mnoho definícií, niekoľko vedcov ho charakterizuje rôznymi spôsobmi.

Ak algoritmus používa každý človek každý deň, každý má svoju vlastnú a môže sa meniť v závislosti od veku a situácií, v ktorých sa ukáže výkonný umelec, potom je súbor akcií, ktoré je potrebné vykonať na vyriešenie matematického problému alebo používa technológiu, zjednotený pre všetkých a vždy zostáva nezmenený.

Existuje odlišná koncepcia algoritmu, typy algoritmov sa tiež líšia - napríklad pre osoby, ktoré sledujú cieľ, a pre technológiu.

V našom veku informačných technológií ľudia vykonávajú dennú sadu inštrukcií vytvorených inými ľuďmi, pretože táto technika vyžaduje použitie presného vykonania viacerých akcií. Preto je hlavnou úlohou učiteľov v školách učiť deti používať algoritmy, rýchlo pochopiť a upraviť existujúce pravidlá v súlade so súčasnou situáciou. Štruktúra algoritmu je jedným z tých pojmov, ktoré sú študované v hodinách matematiky a informatiky v každej škole.

Základné vlastnosti algoritmu

1. Diskrétnosť (sekvencia jednotlivých akcií) - každý algoritmus by mal byť prezentovaný vo forme série jednoduchých akcií, z ktorých každý musí začať po dokončení predchádzajúceho.

2. istota - každá akcia algoritmu by mala byť taká jednoduchá a zrozumiteľná, že výkonný subjekt nemá otázky a nie je naďalej slobodný konať.

3. Účinnosť - popis algoritmu by mal byť jasný a úplný, takže po dokončení všetkých pokynov dosiahla úloha logický koniec.

4. Masivnosť - algoritmus by mal byť aplikovateľný na celú triedu problémov, ktoré možno vyriešiť iba zmenou číslic v algoritme. Hoci existuje názor, že posledný bod sa nevzťahuje na algoritmy, ale na všetky matematické metódy vo všeobecnosti.

Často v školách, s cieľom dať deťom lepšie pochopiteľný popis algoritmov, učitelia uvádzajú ako príklad varenie prostredníctvom kuchárskej knihy, prípravu lekárskych predpisov alebo mydlových procesov založených na mistrovskej triede. Avšak vzhľadom na druhú vlastnosť algoritmu, ktorý hovorí, že každý bod algoritmu by mal byť taký jasný, že ho môže vykonať absolútne niekto a dokonca aj stroj, možno dospieť k záveru, že každý proces, ktorý vyžaduje nejaký druh fantazie, algoritmus Nemožno pomenovať. A varenie a šitie vyžadujú určité zručnosti a dobre rozvinutú predstavivosť.

Existujú rôzne typy algoritmov, ale existujú tri základné.

Cyklický algoritmus

V tomto type sa niektoré položky opakujú niekoľkokrát. Zoznam akcií, ktoré je potrebné opakovať na dosiahnutie cieľa, sa nazýva telo algoritmu.

Iterácia slučky je vykonanie všetkých položiek, ktoré vstupujú do tela slučky.
Časti slučky, ktoré sa opakovane vykonávajú určitý počet krát, sa nazývajú cyklus s pevným počtom opakovaní.

Tie časti cyklu, ktorých frekvencia opakovania závisí od množstva podmienok, sa nazývajú indeterminate.

Najjednoduchší druh cyklu je pevný.

Existujú dva typy cyklických algoritmov:

• Cyklus s predpokladom. V tomto prípade telo slučky kontroluje jeho stav pred jeho vykonaním.

• Slučka s postcondition. V slučke s dodatočnou podmienkou sa podmienka skontroluje po vykonaní cyklu.

Lineárne typy algoritmov

Pokyny takýchto schém sa uskutočňujú raz v poradí, v akom sú prezentované. Napríklad lineárny algoritmus možno považovať za proces plnenia lôžka alebo čistenie zubov. Aj tento typ sú matematickými príkladmi, kde existujú iba akcie pridania a odčítania.

Rozvetvovací algoritmus

V rozvetvenom type existuje niekoľko možností akcií, ktoré z nich budú použité, závisí od stavu.

Príklad. Otázka: "Prší?" Odpovede sú "Áno" alebo "Nie". Ak áno, otvorte dáždnik, ak nie, položte dáždnik do vrecka.

Pomocný algoritmus

Pomocný algoritmus sa môže použiť v iných algoritmoch, pričom sa uvádza len jeho názov.

Termíny nájdené v algoritmoch

Podmienka je medzi slovami "if" a "then".

Napríklad: ak poznáte angličtinu, kliknite na jednu. V tejto vete je podmienka súčasťou frázy "viete angličtinu".

Dáta sú informácie, ktoré nesú určité sémantické zaťaženie a sú prezentované takým spôsobom, že môžu byť prenášané a použité pre tento algoritmus.

Algoritmický proces - riešenie problému pomocou algoritmu pomocou určitých údajov.

Štruktúra algoritmu

Algoritmus môže mať inú štruktúru. Na popísanie algoritmu, ktorého koncept závisí od jeho štruktúry, môžete použiť niekoľko rôznych metód, napríklad verbálne, grafické, pomocou špeciálne vyvinutého algoritmického jazyka.

Ktorá z nasledujúcich metód bude závisieť od viacerých faktorov: zložitosť úlohy, miera, do akej má byť podrobný proces riešenia problému atď.

Grafický variant konštrukcie algoritmov

Grafický algoritmus je koncept, ktorý zahŕňa rozklad činností, ktoré je potrebné vykonať na vyriešenie konkrétneho problému podľa určitých geometrických čísel.

Grafické schémy nie sú zobrazené ako hrozné. Aby boli ľubovoľné osoby pochopené, najčastejšie sa používajú blokové diagramy a štruktúrogramy spoločnosti Netsi-Schneiderman.

Blokové diagramy sa zobrazujú aj v súlade s normami GOST-19701-90 a GOST-19.003-80.
Grafické údaje použité v algoritme sú rozdelené na:

• Key. Hlavné obrázky sa používajú na opis operácií potrebných na spracovanie údajov pri riešení problému.

• Pomocný. Pomocné obrázky sú potrebné na označenie jednotlivých, nie najdôležitejších prvkov riešenia problému.

V grafickom algoritme sa geometrické tvary, ktoré sa používajú na označenie údajov, nazývajú bloky.

Všetky bloky idú v poradí "zhora nadol" a "zľava doprava" - to je správny smer toku. Pri správnom poradí sa riadky, ktoré spájajú bloky, nezobrazujú smerom. V ostatných prípadoch je smer čiar označený šípkami.

Správna schéma algoritmu by nemala mať viac ako jeden výstup z blokov spracovania a menej ako dva výstupy z blokov zodpovedných za logické operácie a overenie podmienok.

Ako správne vytvoriť algoritmus?

Štruktúra algoritmu, ako je uvedené vyššie, by mala byť postavená podľa GOST, inak to nebude pochopiteľné a prístupné pre ostatných.

Všeobecná metodika zaznamenávania obsahuje nasledujúce položky:

Názov, ktorým bude jasné, akú úlohu je možné vyriešiť pomocou tejto schémy.

Každý algoritmus by mal jasne označovať začiatok a koniec.

Algoritmy by mali jasne a jasne opisovať všetky údaje, vstupy a výstupy.

Pri zostavovaní algoritmu je potrebné zaznamenať akcie, ktoré vám umožnia vykonať akcie potrebné na vyriešenie problému nad vybranými údajmi. Približná forma algoritmu:

• Názov schémy.
• Data.
• Začiatok.
• Team.
• Koniec.

Správna konštrukcia schémy výrazne uľahčí výpočet algoritmov.

Geometrické čísla zodpovedné za rôzne akcie v algoritme

Horizontálne umiestnený ovál je začiatok a koniec (znak dokončenia).

Horizontálne umiestnený obdĺžnik - výpočet alebo iné činnosti (označenie procesu).

Horizontálne umiestnený rovnobežník - vstup alebo výstup (dátový znak).

Vodorovne umiestnený diamant je testom stavu (znak riešenia).

Podlhovastý vodorovne usporiadaný šesťuholník je modifikáciou (znakom prípravy).

Modely algoritmov sú uvedené na obrázku nižšie.

Formálne formulované varianty konštrukcie algoritmov.

Formálne slovné algoritmy sú písané v ľubovoľnej forme v odbornom jazyku oblasti, ktorej problém patrí. Opis akcií sa týmto spôsobom vykonáva pomocou slov a vzorcov.

Pojem algoritmus v informatike

V poli počítača je všetko postavené na algoritmoch. Bez jasných pokynov zavedených vo forme špeciálneho kódu nebude fungovať žiadna technika alebo program. Na hodinách informatiky sa študenti snažia poskytnúť základné pojmy algoritmov, naučiť ich používať a vytvárať sami.

Vytvorenie a používanie algoritmov v informatike je kreatívnejším procesom, ako napríklad plnenie pokynov na riešenie problému v matematike.

Existuje tiež špeciálny program nazvaný "Algoritmus", ktorý pomáha ľuďom, ktorí nemajú znalosti v programovaní, vytvárať vlastné programy. Takýto zdroj sa môže stať nepostrádateľným asistentom pre tých, ktorí robia prvé kroky v informatike a chcú vytvoriť vlastné hry alebo akékoľvek iné programy.

Na druhej strane, každý program je algoritmus. Ale ak algoritmus nesie iba akcie, ktoré je potrebné vykonať vložením jeho údajov, program už nesie hotové dáta. Ďalším rozdielom je, že program môže byť patentovaný a súkromný majetok, ale neexistuje žiadny algoritmus. Algoritmus je koncept rozsiahlejší ako program.

záver

V tomto článku sme rozobrali koncept algoritmu a jeho typy, naučili sa správne napísať grafické schémy.