Алгоритмы и программы

Результаты практической работы "Блок-схема алгоритма выпекания пиццы":

Фамилия, имя	Оценка
Гаркуша, Лёвкина	9
Аноним	9
Бережная, Безкровная	9
Виноградов, Бескрылый	10
Куликов	9
Матросов	9
Нестеренко, Финогенов	9
Парчук	11
Пахомова, Трухан	8
Радченко	9
Свистун, Радзевило	10
Слюсар	8
Братусь  Кирилл	12
Максименко Денис	8
Миськив, Загребельная	11
Зуев Михаил	7
Овдиенко Ярослав	8
Печерица Анна	9
Сиволап Сергей	7

Алгоритмы и программы

Read more publications on Calaméo

Каждый человек в повседневной жизни, во время учебы или на работе решает огромное количество задач самой разной сложности. Некоторые из этих задач столь просты и привычны, что мы решаем их не задумываясь, автоматически, и даже не считаем задачами. К ним можно отнести такие задачи, как «купить хлеб», «собраться в школу», «закрыть дверь на ключ» и пр.

Другие же задачи, напротив, так трудны, что требуют длительных размышлений и усилий для поиска решения и достижения поставленной цели.  Например, решения задач «написать контрольную работу на 12» или «свободно разговаривать на иностранном языке» требуют выполнения гораздо большего количества сложных действий, чем решение задачи «купить мороженое». При этом решение даже самой простой задачи обычно осуществляется за несколько последовательных шагов.

Например, процесс покупки хлеба можно представить так:

• Взять у мамы деньги;
• Пойти в магазин;
• Выбрать нужные хлебобулочные изделия;
• Оплатить стоимость покупки;
• Принести хлеб домой.

Аналогично, в виде последовательности действий можно описать процессы решения многих задач, с которыми ты имеешь дело в школе:

• «вычислить периметр многоугольника»
• «найти наибольший общий делитель двух натуральных чисел»
• «определить часть речи»
• «провести фонетический разбор слова».

Такая последовательность шагов в решении задачи называется алгоритмом.

При этом для алгоритма важен не только набор действий, но и то, в каком порядке они выполняются. Например, попробуем переставить в известном тебе алгоритме нахождения наименьшего общего кратного (НОК) нескольких натуральных чисел четвертое действие на второе место:

1. Разложить исходные числа на простые множители;
2. Найти произведения получившихся множителей;
3. Выписать множители, входящие в разложение одного из чисел;
4. Дописать к ним недостающие множители из разложений остальных чисел.

Эту последовательность действий также можно исполнить, но к достижению поставленной цели (нахождению НОК) она не приведёт!

Алгоритм — конечная последовательность шагов в решении задачи, приводящая от исходных данных к требуемому результату.

Алгоритм может представлять собой некоторую последовательность вычислений, а может — последовательность действий нематематического характера. Но, в любом случае, перед его составлением должны быть чётко определены начальные условия и то, что предстоит получить.

Разрабатывать алгоритмы может (пока!) только человек.

Исполняют алгоритмы люди и всевозможные устройства — компьютеры, роботы, станки, спутники, сложная бытовая техника и даже некоторые детские игрушки. Современного человека окружает множество разнообразных технических устройств: телевизор, магнитофон, фотоаппарат, телефон, стиральная машина, автомобиль и пр. Каждое из этих устройств предназначено для решения своей задачи и способно выполнять некоторый ограниченный набор действий, или команд.

Устройство, способное выполнять определённый набор команд, мы будем называть исполнителем.

Команды, которые может выполнить конкретный исполнитель, образуют систему команд исполнителя (СКИ). Исполнители бывают разные. Одним из самых простых исполнителей можно считать кнопку включения/выключения электропитания на корпусе монитора.

Система команд исполнителя — CD-плеера.

Более сложным исполнителем является современная стиральная машина, в электронную память которой заложены разработанные инженерами различные программы стирки белья.

Весь процесс стирки (замачивание, отстирывание, полоскание, отжим, сушка) машина выполняет автоматически, без участия человека, но по программе, выбранной человеком.

Среди автоматических устройств наиболее совершенными исполнителями являются роботы. Едва ли человек сможет так быстро, безошибочно и качественно собрать сложнейшую электронную плату, как это делает робот — манипулятор на автоматизированном производстве. В наше время созданы человекоподобные роботы и роботы — игрушки, напоминающие домашних животных.

Новый робот-собака Аибо от компании Sony

Самый впечатляющий пример исполнителя — компьютер. Его отличительная черта — универсальность. Ты знаком с компьютерными программами, предназначенными для обработки текстовой, числовой и графической информации, с обучающими программами и компьютерными играми. Кроме того, существуют программы, с помощью которых компьютер управляет работой других связанных с ним устройств (исполнителей).

Во многих случаях и сам человек является исполнителем алгоритмов. Например, каждый из нас при переходе улицы является исполнителем следующего алгоритма:

1. Остановись на тротуаре;
2. Посмотри налево;
3. Если транспорта нет, то иди до середины улицы и остановись, иначе выполняй п. 2;
4. Посмотри направо;
5. Если транспорта нет, то иди до противоположного тротуара, иначе выполняй п. 4.

С большим количеством алгоритмов имеют дело школьники при выполнении письменных и устных заданий.

Выделяют два типа исполнителей: формальные и неформальные.

• Формальный исполнитель одну и ту же команду всегда выполняет одинаково.
• Неформальный исполнитель может выполнять команду по-разному.

Например, при многократном прослушивании диска с любимой мелодией ты можешь быть уверен, что она воспроизводится проигрывателем (формальным исполнителем) одинаково. Но вряд ли кому-нибудь из певцов (неформальному исполнителю) удастся несколько раз совершенно одинаково исполнить песню из своего репертуара. Как правило, человек выступает в роли неформального исполнителя.

Формальными исполнителями являются преимущественно технические устройства.

Человек в роли неформального исполнителя сам отвечает за свои действия. За действия формального исполнителя отвечает управляющий им объект.

Рассмотрим более подробно множество формальных исполнителей. Формальные исполнители необычайно разнообразны, но для каждого из них можно указать круг решаемых задач, среду, систему команд, систему отказов и режимы работы.

• Круг решаемых задач. Каждый исполнитель создается для решения определённого класса задач.
• Среда исполнителя. Область, обстановку, условия, в которых действует исполнитель, принято называть средой данного исполнителя.
• Система команд исполнителя. Предписание о выполнении отдельного законченного действия исполнителя называется командой. Совокупность всех команд, которые могут быть выполнены некоторым исполнителем, образует СКИ — систему команд исполнителя.
• Система отказов исполнителя. Отказ «не понимаю» возникает тогда, когда исполнителю подается команда, не входящая в его СКИ. Отказ «не могу» возникает тогда, когда команда из СКИ не может быть им выполнена в конкретных условиях среды.
• Режимы работы исполнителя. Для большинства исполнителей предусмотрены режимы непосредственного и программного управления. В первом случае исполнитель ожидает команд от человека и каждую поступившую команду немедленно выполняет. Во втором случае исполнителю сначала задаётся полная последовательность команд (программа), а затем он выполняет все эти команды в автоматическом режиме. Ряд исполнителей работает только в одном из названных режимов.

Разработка алгоритма — трудоёмкая задача, требующая от человека глубоких знаний и больших затрат времени. Решение задачи по готовому алгоритму требует от исполнителя только строгого следования заданным предписаниям. Исполнитель не вникает в смысл того, что он делает, и не рассуждает, почему он поступает так, а не иначе — он действует формально. С этим связана возможность автоматизации деятельности человека:

• процесс решения задачи представляется в виде последовательности простейших операций;
• создаётся машина (автоматическое устройство), способная выполнять эти операции в последовательности, заданной в алгоритме;
• человек освобождается от рутинной деятельности, выполнение алгоритма поручается автоматическому устройству.

Чтобы составить алгоритм, необходимо знать систему команд предполагаемого исполнителя, правила записи отдельных команд и всего алгоритма в целом.

Будем рассматривать алгоритмы, исполнителем которых является человек.

Последовательность шагов, которые выполняются человеком при решении некоторой задачи, удобно записывать в виде нумерованного списка (словесная форма) таблицы или изображать с помощью блок-схемы.

В последнем случае для обозначения шагов алгоритма используются следующие геометрические фигуры:

Последовательность действий указывается с помощью стрелок, соединяющих фигуры, обозначающие шаги алгоритма.

Вот так, например, с помощью блок-схемы можно представить алгоритм действий человека при переходе улицы:

Алгоритм, записанный на языке, понятном исполнителю, называется программой.

Алгоритм разрабатывается для решения некоторой задачи или класса задач. При этом:

• Выделяются фигурирующие в задаче объекты, устанавливаются свойства объектов, отношения между объектами и возможные действия с объектами;
• Определяются исходные данные и результат;
• Определяется точная последовательность действий исполнителя, обеспечивающая переход от исходных данных к результату;
• Последовательность действий записывается на языке, понятном исполнителю.