Формы представления алгоритмов

Основные понятия об алгоритмизации задач

Этапы решения задач на компьютере

Процесс преобразования исходных данных в конечные результаты решения задачи (вычислительный процесс) включает следующие основные этапы:

1. Изучение поставленной задачи:

• выбор и анализ математической модели;

• анализ исходных данных и определение их имен;

• определение имен конечного и промежуточного (если есть в этом необходимость) результатов, а для числового результата также их точности;

• определение шагов решения задачи.

2. Описание алгоритма поставленной задачи.

3. Запись алгоритма на языке программирования высокого уровня.

4. Создание программы в среде программирования.

5. Запуск и отладка программы.

6. Анализ полученного результата.

Алгоритм и его свойства

Алгоритм (алгоритм) - любая конечная последовательность ос­новных математических и логических действий, однозначно опреде­ляющих процесс преобразования исходных данных в конечные ре­зультаты решения задачи. Название «алгоритм» произошло от латин­ской формы арабского по имени хорезмийского математика аль Хорезми - Algorithmi. Алгоритм - одно из основных понятий математики и информатики нельзя понимать в узком смысле, т.е. только для цифровых вычислений. Исходными данными и результа­тами алгоритма могут служить самые разнообразные объекты. Это от­крывает возможность широкого применения понятия алгоритма. На­пример, можно говорить об алгоритмах перевода с одного языка на другой, алгоритмах управления (диспетчеризация поездов, самолетов, городского транспорта, функционирования предприятий и. д.).

Основные свойства алгоритмов:

1. Понятность для исполнителя - исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.

2. Дискретность - прерывность, раздельность. Алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное вы­полнение простых шагов (этапов).

3. Определенность - каждое правило алгоритма должно быть чет­ким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический харак­тер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

4. Результативность (конечность). Это свойство состоит в том, что алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

5. Массовость — означает, что алгоритм решения задачи разрабаты­вается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторо­го класса задач, различающихся лишь исходными данными.

Формы представления алгоритмов

На практике наиболее распространены следующие формы пред­ставления алгоритмов:

• словесная — запись на естественном языке;

• в псевдокодах — полуформализованное описание алгоритма на условном алгоритмическом языке, включающее в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, обще­принятые математические обозначения и т.д.;

• табличная;

• графическая — с помощью графических символов;

• программная — запись на искусственном языке (языке програм­мирования).

Словесный способ не имеет широкого применения по следующим причинам:

• описания не строго формализуемы;

• страдают многословностью записей,

• допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служеб­ных слов и основных (базовых конструкций).

Графическое представление алгоритма является наиболее ком­пактным и наглядным по сравнению со словесным и псевдокодами. При графическом представлении алгоритм изображается в виде по­следовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или несколь­ких действий. Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, провер­ке условий, управлению повторением действий, окончанию обработ­ки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа.

Блочные символы соединяются линиями переходов, определяю­щими очередность выполнения действий. В табл. 1 приведены наи­более часто употребляемые символы.

Таблица 1

Графические символы алгоритмов

Название символа	Обозначение	Пояснение
Процесс		Вычислительное действие или последовательность действий
Решение		Проверка условий
Модификация		Начало цикла
Предопределен­ный процесс		Вычисления по подпрограм­ме, стандартной подпрограм­ме
Ввод/Вывод		Ввод/Вывод данных в общем виде
Пуск — Останов		Начало, конец алгоритма, вход в подпрограмму и выход из нее
Документ		Вывод результатов на печать

Блок «Модификация — видоизменение, преобразование» исполь­зуется для организации циклических структур. Внутри блока записы­вается параметр цикла, для которого указывается его начальное зна­чение, граничное условие и шаг изменения параметра цикла для каж­дого повторения.

Блок «Предопределенный процесс» служит для указания обраще­ний к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращения к библи­отечным подпрограммам.