СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Преобразование информации в данные. Алгоритмы преобразования данных. Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов и формы их представления /5/

Категория: Прочее

Нажмите, чтобы узнать подробности

Преобразование информации в данные. Алгоритмы преобразования данных. Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов и формы их представления

Просмотр содержимого документа
«Преобразование информации в данные. Алгоритмы преобразования данных. Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов и формы их представления /5/»

1.Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов и формы их представления

Слово «алгоритм» происходит от имени математика Аль-Хорезми, который сформулировал правила выполнения арифметических операций.

Алгоритм – это последовательность действий, необходимых для решения поставленной задачи.

Алгоритм – это точное предписание (последовательность инструкций), определяющее вычислительный процесс, ведущий от исходных данных к искомому результату за конечное число шагов.

Алгоритм – это точный набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное время.

Алгоритм не содержит ошибок, если он даёт правильные результаты для любых допустимых исходных данных. Если исходные данные недопустимы, то в алгоритме должна быть предусмотрена защита от них.

Определения алгоритма:

  • система правил, описывающая последовательность действий, которые необходимо выполнить для решения задачи

  • точное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Алгоритм решения вычислительной задачи – это совокупность правил преобразования исходных данных в результатные.

Таким образом, в определении алгоритма присутствует его исполнитель. Исполнитель алгоритма выполняет действия по механическим правилам – командам. Совокупность команд представляет собой систему команд исполнителя – СКИ. Обстановка, в которой действует исполнитель, называется средой исполнителя.

Правильное построение алгоритма характеризуется полным набором данных – необходимым и достаточным набором данных для решения поставленной задачи (получения искомого результата).

Основные свойства алгоритма:

1. Понятность, т. к. он составляется из команд, входящих в СКИ, и точность – каждая команда алгоритма управления определяет однозначное действие исполнителя.

2. Конечность (результативность) – выполнение алгоритма должно приводить к результату за конечное число шагов. Результативность – свойство алгоритма, которое характеризует, что при точном исполнении всех команд алгоритма, процесс решения задачи прекращается за конечное число шагов и при этом получается определенный результат.

3. детерминированность или определенность – свойство алгоритма, благодаря которому каждая команда воспринимается однозначно.

4. массовость - свойство алгоритма, которое характеризует пригодность алгоритма для решения задач некоторого класса.

5. дискретность - свойство алгоритма, которое характеризует разбиение процесса решения задачи на последовательность отдельных шагов.

Виды алгоритмов:

    • Терминистический (выполняющийся за конечное число шагов),

    • Детерминистический (при строгом указании очередного шага алгоритма),

    • Детерминированный (определение результата независимо от последовательности выполняемых шагов).

Исходными данными для построения алгоритмов, независимо от способов их написания, являются:

- постановка задачи, которую необходимо решить с помощью алгоритма.

- способ (метод) решения задачи.

Алгоритм может быть описан (формализован) по некоторым правилам посредством конкретных изобразительных средств.

Основные способы записи (формализации) алгоритма:

  1. словесный,

  2. графический,

  3. формульно-словесный,

  4. алгоритмический язык.

Наибольшее представление из-за своей наглядности получил графический (блок - схемный) способ записи алгоритма.

Блок-схема – это графическое изображение логической структуры алгоритма, в которой каждый этап процесса обработки информации представляется в виде геометрических символов (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых операций.

Перечень символов, их наименование, отображаемые ими функции, форма и размер определяются правилами ГОСТ и представлен на рисунке 1.


Рисунок 1. Некоторые элементы блок-схем алгоритмов.


Результатами выполнения алгоритмов могут быть информация и управляющие сигналы, по которым осуществляются определенные преобразования.

При всем многообразии алгоритмов решения задач выделяют три основных вида вычислительных процессов и соответствующих типов алгоритмов:

Линейный процесс, выполняющийся последовательно шаг за шагом, это алгоритм, в котором команды выполняются в порядке их естественного следования друг за другом, независимо от каких-либо условий.

- Ветвящийся процесс, выполняющийся по одному из нескольких заранее предусмотренных направлений в зависимости от исходных данных или промежуточных результатов.

Циклический процесс, в котором последовательность команд повторяется более одного раза.

Цикл – это многократно повторяемый участок вычислений. Имеются циклы с определенным (заранее заданным) числом повторений и с неопределенным числом повторений.

Количество повторений зависит от соблюдения условия. Если проверка условия идет в начале цикла, то такой цикл называется с предусловием, в конце - с постусловием.

И ветвящийся и циклический алгоритм изображаются с помощью единого блока проверки по условию.

Основной графический блок проверки по условию показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Графический блок проверки по условию.

Цикл с параметром

Рисунок 3. Блок- схемы типов алгоритмов и разновидностей алгоритмов.

Разнообразие алгоритмов определяется тем, что любой алгоритм распадается на части, фрагменты, и каждый фрагмент представляет собой алгоритм одного из з-х указанных видов.

Построение алгоритмов – непростая задача. Однако можно сформулировать общие правила построения схемы алгоритма задачи: (основные принципы алгоритмизации).

  1. Выявить исходные данные, результаты, назначить им имя.

  2. Выбрать метод (порядок) решения задачи.

  3. Разбить метод решения задачи на этапы (с учётом возможностей ПК) для графического представления алгоритма.

  4. Изобразить каждый этап в виде соответствующего блока схемы алгоритма и указать линиями связи порядок их выполнения.

  5. В полученной схеме при любом варианте вычисления:

а) предусмотреть выдачу результатов или сообщений об их отсутствии;

б) обеспечить возможность после выполнения любой операции так или иначе перейти к блоку « конец».

Основные типы алгоритмических структур.

При всем разнообразии решаемых задач в них можно выделить три основных (канонических) вида алгоритмических структур: линейную, разветвленную и циклическую. С помощью этих трех видов структур можно построить алгоритм любой сложности.

1.     Линейный

2.     Разветвляющийся

3.     Циклический

Линейным процессом называется такой алгоритмический процесс, при котором все этапы решения задачи выполняются в естественном порядке следования этих этапов. Для линейной структуры характерно, что порядок выполнения этапов не зависит ни от исходных данных, ни от результатов выполнения предыдущих этапов.

В линейных алгоритмах команды выполняются в той последовательности как записаны.

Разветвленным процессом называется такой алгоритмический процесс, в котором выбор направления, а значит, и характера обработки информации зависит от результатов проверки выполнения какого-либо условия. В зависимости от характера логического условия процесс может состоять из двух и более ветвей. В любой конкретный момент реализации данной структуры осуществляется обработка только по одной из ветвей, а выполнение операций по другим ветвям исключается.

Разветвленные алгоритмы содержат одно или несколько условий и несколько серий команд, которые выполнятся в зависимости от условия.

Циклический алгоритм содержит один или несколько циклов.

Цикл – часть алгоритма, которая выполняется много раз.

Разветвляющийся алгоритм.

Ветвление – это такая форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения или невыполнения некоторого условия совершается либо одна, либо другая последовательность действий.

Ветвления в алгоритмах записывают одним из следующих способов.

1.Полная форма ветвления:

Если (условие), то {оператор; оператор…..}

иначе  {оператор; оператор…..}


2. Неполная форма ветвления:

Если  (условие),     то       {оператор; оператор…..}

Алгоритмическая структура «выбор».

В алгоритмической структуре «выбор» выполняется одна из нескольких последовательностей команд при истинности соответствующего условия.

Алгоритмическая структура «выбор» применяется для реализации ветвления со многими вариантами серий команд.

Циклический процесс представляет собой алгоритмическую структуру, реализующую многократно повторяющиеся однотипные этапы обработки данных. Многократно повторяющийся участок алгоритма, входящий в циклическую структуру (за исключением этапа проверки условия окончания цикла), называется телом цикла. В качестве тела цикла могут выступать линейные, разветвленные или другие циклические структуры, а также сочетания этих структур.

Циклы, не содержащие внутри себя других циклов, называются простыми. Сложные циклы содержат внутри себя, по крайней мере, хотя бы еще одну циклическую структуру. При этом циклы, охватывающие другие циклы, называются внешними, а циклы, входящие в тело внешних, — внутренними.

Циклические алгоритмические структуры бывают 2 типов:

1.     Циклы со счетчиком

2.     Циклы с условием

а) с предусловием (с проверкой в начале)

б) с постусловием (с проверкой в конце)

Циклы со счетчиком    используются, когда заранее известно количество повторений цикла.

Цикл с предусловием используется, когда заранее неизвестно количество повторений цикла. В таких случаях количество повторений зависит от некоторого условия. Цикл выполняется пока условие истинно.

Цикл с постусловием.

Условие поверяется в конце и поэтому цикл с постусловием, в отличие от цикла с предусловием, выполняется обязательно как минимум один раз, независимо от того, выполняется условие или нет.





Скачать

© 2021 368 0

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!