Файл: Практическая работа Алгоритмы и их свойства. Формы записи алгоритмов словесные, графические.doc

Практическая работа: «Алгоритмыиихсвойства.Формызаписиалгоритмов:словесные,графические»
Задание: Используя теоретическую часть ,в тетради написать подробный конспект.

Теоретическая часть.

Алгоритмизация, как раздел дисциплины Информатика, который изучает процессы создания алгоритмов, традиционно относится к теоретической информатике вследствие своего фундаментального характера. При этом сторонники «пользовательского» подхода при изучении дисциплины «Информатика», говорит об отсутствии практического значимости этого раздела для развития навыков пользователя современного программного обеспечения. Вследствие развития новых информационных технологий появляется возможность в пределах раздела «Основы алгоритмизации и программирования» давать общенаучные понятия информатики и в то же время формировать и развивать умение и навыки, необходимые пользователю при работе с современным программным обеспечением, т.е. появляется возможность сделать раздел «Основы алгоритмизации» мостиком между теоретической и практической информатикой.

Шаги в этом направлении делали авторы многих программ по информатике. Стоит вспомнить работы А.Г. Кушниренко, Ю.А. Первина, А.Л. Семенова по внедрению

«конструктивистской» парадигмы при изучении теоретической информатики. Одним из принципов этой парадигмы является самостоятельное добывание студентами знаний, которые формируются при работе с реальными и виртуальными объектами.

Реализация этого принципа основывается на использовании творческих деятельностных сред, таких как ЛогоМиры, Кумир, Роботландия.

Эти творческие среды, конечно, развивают алгоритмическое мышление, но напрямую не связаны ни с какой практической деятельностью. Поэтому лучше пойти другим путем.

---

Используя принципы развивающего обучения, постараться акцентировать проблемы алгоритмизации при изучении всех (в том числе и традиционно «технологических») тем курса информатики и ИКТ. Это позволяет развивать и реализовывать алгоритмические способности студентов не только при работе в различных программных средах, но и при формировании знаний, умений и навыков работы в различных прикладных программах (при создании текстовых документов, электронных таблиц, презентаций).

Каждый человек в повседневной жизни, во время учебы или на работе решает огромное количество задач самой разной сложности. Некоторые задачи просты и привычны, мы решаем их, не задумываясь (собраться на занятия, закрыть дверь, перейти улицу …).

Другие задачи, так трудны, что требуется длительный срок для поиска решения и достижения поставленной цели. Решение даже самой простой задачи обычно осуществляется за несколько последовательных шагов.

Одним из важнейших этапов решения задач на ЭВМ – составление алгоритма. О том, что такое алгоритмы, какими общими свойствами они обладают и как исполняются, мы и поговорим на этом занятии.

В настоящее время слово «алгоритм» является одним из важнейших понятий науки информатики и имеет следующее определение:

Алгоритм – это описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

С понятием «алгоритм» тесно связано понятие «исполнитель». Чтобы достичь цели, алгоритм должен быть кем-то или чем-то исполнен. Это может быть человек, механическое устройство, робот, компьютер и другие, способные понимать и выполнять команды алгоритма. Каждый исполнитель имеет свою систему команд – конечный перечень доступных пониманию указаний. Эта совокупность команд называется системой команд исполнителя (СКИ).

Пример. Робот должен выполнить следующее

---

задание: продвигаясь по цеху, взять деталь и установить ее.

Представим цех в виде клеток (рабочих полей), по которым должен продвигаться робот. Стрелки указывают направление его движения (рис.1).

Исполнитель действует формально (не вникая в содержание, выполняет некоторые правила, инструкции), но получает требуемый результат. Следовательно, алгоритм формализует процесс решения задачи, позволяя механически использовать команды алгоритма в указанной последовательности. Итак, алгоритм – понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение поставленной цели.




Рис. 1

Рассмотрим информационный процесс редактирования текста. При работе с текстом возможны различные операции: удаление, копирование, перемещение или замена его фрагментов. Что необходимо для того, чтобы преобразовать текст?

• 
  Первое. Требуется исполнитель.
  
• 
  Второе. Процесс должен быть разбит на этапы, понятные исполнителю.
  
• 
  Третье. Должно быть определено начальное состояние текста и его требуемое конечное состояние.
  

Теория алгоритмов имеет большое практическое значение. Алгоритмический тип деятельности важен не только как одна из эффективных форм труда человека. Через алгоритмизацию, через расчленение сложных действий на все более простые, на действия, выполнение которых доступно машинам, пролегает путь к автоматизации различных процессов.

Алгоритм обладает следующими свойствами:

1. 
   Понятность– исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.
   
2. 
   Конечность– выполняемый алгоритм должен приводиться к результату за конечное число шагов.
   
3. 
   Дискретность– любой алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке.
   
4. 
   Массовость– один и тот же алгоритм можно использовать с различными исходными данными.
   

---

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

1. 
   словесная (запись на естественном языке);
   
2. 
   графическая (изображения из графических символов);
   
3. 
   псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.;
   
4. 
   программная (тексты на языках программирования).
   

1. Словесный способ записи алгоритма

Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

Например. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел (алгоритм Эвклида).

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания:

• 
  строго не формализуемы;
  

 

• 
  страдают многословностью записей;
  

 

• 
  допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.
  

2. 
   Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический способ записи алгоритмов. 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 таблице приведены наиболее часто употребляемые символы.
   

Блок "процесс" применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значение, форму представления или размещения данных. Для улучшения наглядности схемы несколько отдельных блоков обработки можно объединять в один блок. Представление отдельных операций достаточно свободно.

---

Блок "решение" используется для обозначения переходов управления по условию. В каждом блоке "решение" должны быть указаны вопрос, условие или сравнение, которые он определяет.

Блок "модификация" используется для организации циклических конструкций. (Слово модификация означает видоизменение, преобразование). Внутри блока записывается параметр цикла, для которого указываются его начальное значение, граничное условие и шаг изменения значения параметра для каждого повторения.

Блок "предопределенный процесс" используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращений к библиотечным подпрограммам.
3. Псевдокод.

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

Псевдокод занимает промежуточное место между естественным и формальным языками. С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.

В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя.

Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются.

Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.
Существуют алгоритмы работы с величинами - числовыми, символьными, логическими и алгоритмы работы «в обстановке» (например робот).

Они должны быть записаны на алгоритмическом языке, т.е. представлены в виде графического

---