Алгоритм работы программы что это

Как освоить алгоритмы?

Чтобы что-то было сделано компьютером, нужно указать ему, как это сделать. Нужно написать программу с пошаговым объяснением: какие задачи компьютер должен выполнить и каким образом. В этом нам помогают алгоритмы.

Алгоритмы — это набор инструкций, используемых компьютерами для решения тех или иных задач, ведущих к достижению конечной цели.

Знание алгоритмов имеет важнейшее значение для создания и разработки эффективных компьютерных программ. В этой статье я хотел бы поделиться своим опытом изучения алгоритмов в университете и рассказать о том, как он помог мне в учебе и карьере.

Первое знакомство

Я начал программировать, когда ещё учился в средней школе. А первые шаги делал, создавая калькуляторы и светофоры на Visual Basic. Позже освоил HTML и Java. В то время я разрабатывал настольные и веб-приложения. Я просто писал хоть какой код, о внутренней логике и не задумывался.

Поступив в университет на специальность компьютерных наук, на втором курсе я начал изучать структуры данных и алгоритмы. Это был обязательный курс, поэтому его должен был пройти каждый.

Понятие алгоритма и его свойства. Алгоритмы и структуры данных.

Из программиста в разработчики

Изучение структур данных и алгоритмов стало поворотным пунктом в моём понимании компьютерного программирования: теперь я думал больше как инженер-разработчик, а не как программист. Почему я так говорю? Приведу несколько примеров.

Пример 1: алгоритмы сортировки

Представьте, что мы делаем приложение для интернет-магазина. Нам надо, чтобы пользователи могли просматривать товары в порядке возрастания цены. Для этого товары нужно отсортировать по цене. Будь я начинающим программистом, добавил бы цены в массив (или список) с записью их индексов и просто вызвал бы встроенный в массив метод sort() . Что на самом деле происходит внутри метода sort() ? Когда я раньше делал приложения, я об этом и понятия не имел.

Алгоритмы сортировки — это одна из базовых тем, которую в первую очередь проходят на курсе по изучению структур данных и алгоритмов в университете.

Различают следующие алгоритмы сортировки:

• сортировка вставками;
• сортировка выбором;
• быстрая сортировка;
• сортировка пузырьком;
• сортировка слиянием.

Изучив различные алгоритмы сортировки, я понял, что для каждой задачи нужен свой алгоритм сортировки. Все алгоритмы сортировки различаются по временной сложности, которая зависит от размера данных. Наибольшее значение имеет их время выполнения при разработке приложений, даже если это всего лишь несколько секунд. Кроме того, я узнал о внутренних алгоритмах сортировки (сортировка элементов на месте) и внешних алгоритмах сортировки (требуют дополнительного пространства для хранения элементов во время сортировки). Всё это заставило меня тщательно обдумывать выбор алгоритмов сортировки для каждого конкретного приложения, принимая во внимание ограничения по времени и памяти.

Пример 2: синтаксический анализ математических выражений

При вводе какого-нибудь математического выражения в калькулятор или в ячейку электронной таблицы, например MS Excel, оно автоматически вычисляется, и мы получаем ответ. Вы когда-нибудь задумывались о том, как это выражение высчитывается? А вот нам пришлось разработать программное обеспечение для работы с электронными таблицами и реализовать парсер выражений.

АЛГОРИТМЫ в ПРОГРАММИРОВАНИИ для новичков | Левенштейн, Фибоначчи, Факториал и т.д.

Именно тогда я узнал о популярном алгоритме сортировочной станции. В нём используется очередь для хранения значений и стек для хранения операторов. Я узнал о реальных приложениях, в которых применяются такие структуры данных, как очереди и стеки (изучал их на курсе по структурам данных и алгоритмам), и понял лежащую в их основе логику. Меня так и распирала гордость оттого, что удалось самостоятельно реализовать алгоритм сортировочной станции, хотя таких реализаций тогда было уже полным-полно.

Пример 3: списки, множества и словари

Когда нужно сохранить кучу значений, я применяю списки. Раньше я не задумывался, нужно ли соблюдать очерёдность или нужно ли допускать дубли: просто использовал список для всего подряд. Узнав о том, что, помимо списков, существуют ещё словари и множества, я понял, что всё это можно применять в различных сценариях.

Так, сделав правильный выбор в той или иной ситуации и отдав предпочтение, скажем словарю, можно фактически ускорить выполнение кода. Например, если надо проверить принадлежность элемента, гораздо быстрее это будет сделать во множестве или словаре (на это требуется константное время), чем при использовании списка (требуется время, пропорциональное длине списка). Кроме того, список допускает наличие дублей, в то время как множество — нет.

Всё это примеры из моего опыта, иллюстрирующие переход от мышления программиста к мышлению инженера-разработчика. Когда я делал выбор в пользу более подходящей структуры данных или более быстрого алгоритма, происходило значительное улучшение производительности моего кода.

С чего начать?

Изучаем концепции программирования

Прежде чем приступать к изучению алгоритмов, я бы порекомендовал освоить такие понятия программирования, как переменные, функции, классы и особенно понятия объектно-ориентированного программирования (ООП). Это будет вашим фундаментом для понимания более продвинутых концепций из области компьютерных наук.

Осваиваем алгоритмы и их принципы работы

• анализа временной и пространственной сложности;
• терминов “O” большое и “o” малое;
• рекурсии;
• базовых структур данных, таких как массивы, матрицы, связные списки, стеки, очереди, деревья и т. д.;
• основных алгоритмов, таких как алгоритмы поиска и сортировки.

Анализ временной и пространственной сложности — это очень важная тема, которую необходимо освоить, чтобы анализировать алгоритмы. Затем можно перейти к более продвинутым алгоритмам, таким как алгоритмы на графах.

Самое важное — чётко понимать, что происходит внутри алгоритма. Раньше я брал простые примеры и применял алгоритм, чтобы посмотреть, что происходит на каждом его шаге. Проработка примеров помогала мне лучше понять, что происходит в алгоритме, причём мне никогда не приходилось эти алгоритмы запоминать. Если меня попросят написать псевдокод для алгоритма, я смогу легко связать его с примером и проработать его, вместо того чтобы запоминать каждый шаг.

Погружаемся в код с головой

На курсе нам предлагалось реализовать различные структуры данных с нуля, используя основные их операции. Например, двоичные деревья поиска (BST) в C++ с операциями вставки, удаления, поиска, обхода с предварительной выборкой, обхода с отложенной выборкой и обхода с порядковой выборкой. Приходилось создавать класс BST и реализовывать все эти операции в виде функций.

Предлагалось даже сравнивать время выполнения определённых операций с различными размерами наборов данных. Это был отличный опыт. Я многому научился благодаря этим занятиям и стал лучше разбираться в операциях. Такой учебный процесс с практическими заданиями помог мне лучше понять концепцию алгоритмов.

Можно начать программировать с языков, поддерживающих ООП. Это легко с очень простыми в освоении языками:

Для новичков один из этих языков будет в самый раз.

Ресурсы для обучения

Онлайн-курсы

Можно заниматься дистанционно на:

1. Coursera: специализация «Алгоритмы», специализация «Структуры данных и алгоритмы», «Алгоритмы, часть I», «Алгоритмы, часть II».
2. MIT Open Courseware: «Введение в алгоритмы».
3. Академия Хана: «Алгоритмы».
4. Udacity: «Введение в алгоритмы», «Введение в структуры данных и алгоритмы», «Структуры данных и алгоритмы», «Введение в алгоритмы для студентов», «Вычислимость, сложность и алгоритмы».
5. edX: «Алгоритмы: дизайн и анализ, часть 1», «Алгоритмы: дизайн и анализ, часть 2», «Алгоритмы и структуры данных», «Алгоритмы: дизайн и техники», «Алгоритмы: дизайн и анализ», «Графовые алгоритмы».

и многие другие платформы. Для лучшего понимания можно попробовать приведённые там упражнения.

Средства интерактивной визуализации алгоритмов

Кроме того, можно попробовать платформы визуализации алгоритмов:

1. Визуализация структуры данных.
2. Визуализатор алгоритмов.
3. VisuAlgo.
4. Визуальное отображение алгоритмов сортировки| Toptal.
5. Анимированные алгоритмы.
6. Визуализации и визуальное отображение алгоритма.

Они доступны в Интернете и понимают пошаговый механизм работы алгоритмов.

Упражнения на закрепление

Освоив азы, можно переходить к практическим занятиям, закрепляя пройденный материал в упражнениях. Вот платформы, на которых собраны очень хорошие задачи самых разных уровней сложности:

Чем больше практики, тем лучше понимание. Закрепление учебного материала в упражнениях — это хороший способ узнать, как изученные теории можно применить в решении задач.

Подводя итоги

Резюмируем статью списком из десяти рекомендаций для тех, кто приступает к изучению алгоритмов:

1. Начинайте с изучения основ.
2. Сформируйте чёткое понимание того, что происходит в алгоритме.
3. Прорабатывайте шаги алгоритма с примерами.
4. Обстоятельно разберитесь в анализе сложности.
5. Попробуйте самостоятельно реализовывать алгоритмы.
6. Записывайте всё важное, чтобы вернуться к этому в будущем.
7. Занимайтесь дистанционно на онлайн-курсах платформ для обучения.
8. Следите за онлайн-лекциями, опубликованными известными университетами.
9. Закрепляйте пройденный материал в упражнениях.
10. Если среди упражнений вам попались трудные задачи, не расстраивайтесь. После завершения упражнения можно будет почитать специальную инструкцию и понять, где вы застряли.

Дополнительные материалы для чтения

Если хотите узнать больше о структурах данных и алгоритмах, то можете ознакомиться со следующими статьями:

Заключение

Не забывайте о том, что путь к совершенству — практика!

Надеюсь, для вас эта статья была полезной и познавательной.

Спасибо за внимание.

• Алгоритмы поиска, которые должен знать каждый специалист по обработке и анализу данных
• Алгоритмы машинного обучения простым языком. Часть 1
• 10 Графовых алгоритмов

Источник: medium.com

Алгоритм программы

Что такое алгоритм программы?
Алгоритм программы — это точное предписание (совокупность последовательных шагов, схема действий), которое определяет процесс перехода от первичных данных к желаемому результату.

Формы представления алгоритма

Как известно, существует две формы представления алгоритма:

1. Словесное описание алгоритма
2. Графическое представление алгоритма (с помощью блок-схем)

На рисунке ниже представлены основные символы, объекты, необходимые для того, чтобы представить алгоритм в виде определенной блок-схемы.

Такое представление алгоритма с помощью блок-схем дает возможность программисту понять последовательность действий и команд, которые впоследствии будут выполнены для получения решения поставленной задачи, а также убедиться в правильности и корректности понимания исходной задачи.

Примеры алгоритмов в программировании

В среде программирования Delphi под алгоритмом решения задачи понимается совокупность алгоритмов процедур обработки событий. Например, создадим программу под названием «Стоимость покупки». Вначале составим блок-схему (рис. ниже), содержащей последовательные действия и всевозможные варианты:

Руководствуясь составленным алгоритмом, можем приступить к разработке диалогового окна, включающего текстовые поля для вывода цены и количества, а также кнопки, при нажатии на которую произойдет вычисление итоговой суммы:

Далее после предложенного алгоритма и составления диалогового окна, наконец, приступаем к созданию программного кода. Листинг данной программы Вы можете скачать по этой ссылке.

• Этапы разработки программы
• Законы о пиратстве
• Программист — это не профессия. Программист — это образ жизни.
• Девелоперизм в крови или путь молодого бойца.
• Преимущества и недостатки фриланса

Источник: kvodo.ru

Суть алгоритмов программирования. Для чего они нужны?

Каждый программист знает о важности использования алгоритмов. В этой статье мы поговорим о том, что такое алгоритм и какими характеристиками он обладает. А самое главное — составим список алгоритмов, которые широко применяются в программировании на разных языках и, стало быть, будут полезны для любого программиста.

Algorithm — что это?

Если говорить неофициально, то алгоритмом можно назвать любую корректно определённую вычислительную процедуру, когда на вход подаётся какая-нибудь величина либо набор величин, а результатом выполнения этой процедуры становится выходная величина либо набор значений. Можно сказать, что алгоритм — это некая последовательность действий (вычислительных шагов), благодаря чему происходит преобразование входных данных в выходные данные.

Также нужно понимать, что алгоритм как последовательность шагов позволяет решать конкретную задачу и должен: 1. Работать за конечный объём времени. Если алгоритм не способен разобраться с проблемой за конечное количество времени, можно сказать, что он бесполезен. 2. Иметь чётко определённые инструкции, порядок. Любой шаг должен точно определяться.

Его инструкции должны быть однозначны для любой последовательности шагов. 3. Быть пригодным к использованию. Алгоритм должен быть способен решить проблему, для устранения которой его создавали.

Если интересуют подробности, вот отдельные статьи про свойства алгоритма, а вот про способы представления и записи алгоритма.

Сегодня алгоритмы используются при обработке данных как в информатике и программировании, так и в математике. Кстати, наиболее ранними математическими алгоритмами называют разложение на простые множители и извлечение квадратного корня — их использовали в древнем Вавилоне ещё в 1600 г. до н. э. Но мы не будем уходить далеко в прошлое, а рассмотрим, как и обещали, основные алгоритмы программирования на сегодняшний день.

Алгоритмы сортировки (пирамидальная, быстрая, слиянием)

Какой алгоритм сортировки считают лучшим? Здесь нет однозначного ответа, ведь всё зависит от ваших предпочтений и поставленных перед вами задач. Рассмотрим несколько основных: 1. Сортировка слиянием.

Важнейший на сегодня, базируется на принципе сравнения элементов и задействует подход «разделяй и властвуй», позволяя более эффективно решать проблемы, которые когда-то решались за время O (n^2). Сортировка слиянием была изобретена математиком Джоном фон Нейманом в далёком 1945 году. 2. Быстрая сортировка. Это уже другой подход и несколько иная процедура.

Тут алгоритм базируется, как на in-place разделении, так и на принципе «разделяй и властвуй». Однако эта сортировка нестабильна, что и является её проблемой. Зато алгоритм эффективен при сортировке массивов в оперативной памяти. 3. Пирамидальная сортировка. Алгоритм in-place который использует приоритетную очередь (за счёт этой очереди сокращается время поиска данных).

Некоторые пользователи утверждают, что именно благодаря алгоритмам сортировки у нас сегодня есть искусственный интеллект, глубинный анализ данных и даже интернет.

Преобразование Фурье. Быстрое преобразование Фурье

Электронно-вычислительные устройства используют алгоритмы для функционирования, в том числе и алгоритм преобразования Фурье. И телефон, и смартфон, и компьютер, и маршрутизатор, и интернет — всё это не может работать без алгоритмов для функционирования, запомните это.

Dijkstra’s algorithm

Без этого алгоритма, опять же, не сможет эффективно работать тот же интернет. С его помощью решаются задачи, в которых проблема представляется в виде графа, обеспечивающего поиск наикратчайшего пути между 2-мя узлами. Даже сегодня, когда у нас есть решения и получше, программисты по-прежнему используют поиск кратчайшего пути, если речь идёт о системах, требующих повышенной стабильности.

Algorithm RSA

Пришёл к нам из криптографии и сделал криптографию доступной всем, предопределив её будущее. Вообще, он служит для решения простой задачи с неочевидным решением и позволяет делиться открытыми ключами между конечными пользователями и независимыми платформами таким образом, чтобы можно было применять шифрование.

Алгоритм безопасного хэширования

Ну, это не совсем algorithm. Скорее, его можно назвать семейством криптографических хэш-функций (SHA-1, SHA-2 и т.д.), которые разработаны в США и имеют важнейшее значение для всего мира. Антивирусы, электронная почта, магазины приложений, браузеры и т. п. — во всём этом используются алгоритмы безопасного хэширования (на деле хэш является результатом их работы). Алгоритм служит для определения, удалось ли пользователю загрузить то, что хотелось, а также не подверглись ли вы фишингу или атаке «человек посередине».

Анализ связей

Идея анализа связей проста. К примеру, вы легко сможете представить график в виде матрицы, что сведёт задачу к проблеме уровня собственной значимости каждого узла. Данный подход к структуре графа позволит оценить относительную важность каждого объекта, который включён в систему.

Algorithm был создан в далёком 1976 году и используется сегодня при ранжировании страниц в процессе поиска в Google, при генерации ленты новостей, при составлении списка возможных друзей на Facebook, при работе с контактами в LinkedIn и во многих других случаях. Любой из перечисленных сервисов работает с различными объектами и параметрами и объектами, однако сама математика по сути не меняется.

Пропорционально-интегрально-дифференцирующий algorithm

Пользовались ли вы автомобилем, самолётом, сотовой связью? Видели ли вы робота в работе? Во всех этих случаях вы можете сказать, что видели данный algorithm в действии.

Его обычно применяет замкнутый механизм обратной связи для контура управления. Это необходимо для минимизации ошибки между реальным выходным сигналом и желаемым выходным сигналом. Задействуется там, где необходимо создать систему для обработки сигнала либо для управления гидравлическими, механическими и тепловыми механизмами автоматизированного типа.

Сжатие данных

Сложно сказать, какой algorithm для сжатия наиболее важен, ведь в зависимости от поставленных задач он может меняться от zip до mp3 либо от JPEG до MPEG-2. Но эти алгоритмы важны почти для всех сфер деятельности.

Алгоритм сжатия — это не только очередной заархивированный документ. Он позволяет выполнять сжатие данных на веб-странице при их загрузке на компьютер. Или задействуется в базах данных, видео, музыке, облачных вычислениях. По сути алгоритмы сжатия данных делают системы дешевле и эффективнее.

Алгоритм генерации случайных чисел

На самом деле не существует «настоящего» генератора случайных чисел, и мы уже об этом говорили. Зато у нас существуют генераторы псевдослучайных чисел, которые прекрасно делают свою работу. Они имеют расширенную вариативность использования: программные приложения в программировании, криптография, алгоритмы хэширования, видеоигры, искусственный интеллект, тесты при разработке программ и т. д.

Алгоритмы в науке и технике

Роль алгоритмических последовательностей в современной науке и технике очень велика. Их без преувеличения считают богатством науки и техники, которое накапливалось десятилетиями. Можно вспомнить пресловутую машину Тьюринга и не только.

Однако на деле наибольшее значение имеют algorithms, которые накоплены в математике, ведь именно математика пронизывает иные технические науки и делает их более структурированными. Замечено, что если удается получить алгоритмическую последовательность данных, позволяющую решить конкретную задачу, то можно создать соответствующую машину, что если удалось получить алгоритм решения какой-нибудь задачи, то можно создать машину, стало быть, автоматизировать решение этой задачи. А автоматизация важна не только в IT-сфере, но и в промышленности, технике, науке, медицине и многих других отраслях.

С этой точки зрения суть алгоритмов можно выразить иначе, то есть они являются: — формой изложения научных данных, результатов исследований и анализа; — реальным руководством к действию по решению ранее изученных проблем; — средством экономии времени и умственной работы; — важным и нужным этапом по автоматизации; — инструментом исследования новых проблем (особенно в математике).

Раз уж вспомнили математику, скажем, что большой вклад в развитие алгоритмов здесь внесли советские (российские) ученые. К примеру, хорошо известен так называемый алгоритм четырех русских — метод алгоритмического ускорения с использованием булевых матриц. Он был создан четырьмя русскими учеными В. Л. Арлазаровым, Э. А. Диницем, М. А. Кронродом и И. А. Фараджевым в 1970 г. в Москве. Также упоминания заслуживает один известный метод русского ученого Анатолия Карацубы — созданный им алгори тм служит для быстрого умножения. И так далее.

Говорить на эту тему можно очень долго. Если же вы хотите освоить нужные алгоритмические последовательности на практике и в контексте программирования, добро пожаловать на специальный курс в OTUS!

Источник: otus.ru

Алгоритмы. Свойства и способы описания алгоритма. Компьютер как исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера

Если мы хотим написать программу на каком-нибудь языке программирования, то сначала мы должны составить алгоритм решения задачи.

Алгоритм — это точное и простое описание последовательности действий для решения данной задачи. Алгоритм содержит несколько шагов, которые должны выполняться в определенной последовательности. Каждый шаг алгоритма может состоять из одной или нескольких простых операций.

Каждый из нас ежедневно использует различные алгоритмы: инструкции, правила, рецепты и т.д. Обычно мы это делаем не задумываясь. Например, открывая дверь ключом, никто не размышляет над тем, в какой последовательности выполнять действия. Однако чтобы кого-нибудь научить открывать дверь, придется четко указать и сами действия, и порядок их выполнения. Например:

• 1. Достать ключ.
• 2. Вставить ключ в замочную скважину.
• 3. Повернуть ключ 2 раза против часовой стрелки.
• 4. Вынуть ключ.

Представим, что мы поменяли местами второе и третье действия. Мы сможем выполнить и этот алгоритм, но дверь не откроется, т. е. алгоритм станет невыполнимым.

Для алгоритма важен не только набор действий, но и то, в каком порядке они выполняются. Понятие алгоритма в информатике является фундаментальным. Таким же, какими являются понятия точки, прямой и плоскости в геометрии, вещества в химии, пространства и времени в физике и т.д.

Свойства алгоритма

• 1. Дискретность (прерывность, раздельность) — алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых шагов (этапов).
• 2. Определенность — каждый шаг алгоритма должен быть четким и однозначным. Выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных сведений о решаемой задаче.
• 3. Результативность — алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.
• 4. Массовость — алгоритм решения разрабатывается в общем, виде, т.е. он должен быть применим для решения некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными.

Способы описания алгоритмов

• — словесный;
• — графический;
• — табличный;
• — формульный.

Словесный способ каждый из нас использует ежедневно, пересказывая собеседнику, например, различные инструкции, правила, кулинарные рецепты, т.е. какую-то последовательность, приводящую к конечному результату.

Графический способ представления алгоритмов является более компактным и наглядным по сравнению со словесным. Как часто для лучшего понимания той или иной ситуации нам проще начертить какую-то схему, план, согласно которому мы будем действовать. В программировании данный способ предпочтительнее других, поскольку позволяет с помощью последовательности функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий, представить ход решения той или иной задачи. Такое представление алгоритма называется структурной схемой алгоритма или блок- схемой. Ниже представлено назначение основных функциональных блоков, применяемых при создании блок-схем.

Табличный способ используется, например, в бухгалтерии при составлении ежегодных отчетов, сводок и т.д.

Рис. 17. Блок-схема линейного алгоритма

Формульный способ находит свое применение при решении задач из области математики, физики и т.д. Например, при решении квадратного уравнения мы приступаем к нахождению дискриминанта уравнения, а затем, в зависимости от полученного результата, находим корни уравнения по известным всем формулам.

Всего существует три типа алгоритмов, используемых для создания программ:

• — линейный;
• — разветвляющийся;
• — циклический.

Рассмотрим каждый из них.

Алгоритм называется линейным, если он содержит N шагов и все шаги выполняются последовательно друг за другом от начала до конца.

На рис. 17 операторы имеют обозначение — Рь Р2, Р„.

Рис. 18. Блок-схема разветвляющегося алгоритма

Алгоритм называется разветвляющимся, если последовательность выполнения шагов алгоритма изменяется в зависимости от выполнения некоторых условий. Условие — это логическое выражение, которое может принимать одно из двух значений:

«ДА» — если условие верно (истинно), и «НЕТ» — если условие неверно (ложно).

На рис. 18 операторы имеют обозначение — Рь Р2.

Алгоритм называется циклическим, если определенная последовательность шагов выполняется несколько раз в зависимости от заданной величины, которая называется параметром цикла. Цикл заканчивается, когда параметр принимает определенное значение.

На рис. 19 операторы имеют обозначение — Рь Рп

Ni, N2— границы, в которых изменяется параметр цикла.

Рис. 19. Блок-схема циклического алгоритма

Информация для компьютера — это данные, представленные в форме, приемлемой для ее передачи и обработки. Для работы с данными компьютеру необходимы инструкции (команды). Команды оформляются в виде последовательности действий, записанных на соответствующем языке программирования, и называются программой.

Согласно принципам Джона фон Неймана, программа во время ее исполнения и данные, которые она обрабатывает, находятся в оперативной памяти (принцип хранимой в памяти программы). Процессор исполняет программу в соответствии с алгоритмом и выполняет все команды от начала до конца.

Действия, выполняемые компьютером в процессе решения задачи, записываются в виде операторов алгоритмического языка.

Компьютер может обрабатывать только двоичную информацию, поэтому для первых компьютеров программистам приходилось писать программы в двоичных кодах, называемые программами на машинном языке. Написание программы на машинном языке занимало много времени, в ней легко было сделать ошибку, причем найти и устранить ее очень сложно. Чтобы облегчить создание программ, был разработан язык ассемблера. В нем машинные команды представлены мнемонически, т.е. символическими инструкциями, с которыми человеку легче работать, чем с двоичными кодами.

Например, в данном фрагменте программы:

значение 4 загружается в регистр АХ, значение 9 — в DX, затем два значения складываются, а результат сохраняется в регистре АХ.

В дальнейшем тенденция облегчения для человека процесса создания программ оставалась доминирующей. В результате были разработаны языки высокого уровня, в которых программные конструкции похожи на фразы английского языка. Примером языка высокого уровня служит Microsoft Visual Basic .NET, с которым мы познакомимся в дальнейшем.

Говоря о том, что компьютер является исполнителем со своей системой команд, нужно сказать о том, что исходный код программы должен транслироваться (компилироваться) в машинный код.

Компилятор — это программа, автоматически преобразующая (транслирующая, компилирующая) исходный код языка высокого уровня в машинный код и создающая таким образом выполнимый файл.

Интерпретатор — это программа, преобразующая код языка высокого уровня в машинный код шаг за шагом, т.е. каждая команда преобразуется интерпретатором и выполняется компьютером, затем интерпретатор преобразует следующую команду, компьютер выполняет ее и т.д.

В то же время работа интерпретатора похожа на работу синхронного переводчика, который переводит (преобразует) фразы на иностранном языке одна за другой, по мере их произнесения. (В английском языке слово interpreter имеет оба эти значения — интерпретатор или истолкователь и переводчик.) Аналогично этому компьютерный интерпретатор за один раз читает только одну команду исходного кода, преобразует ее в машинную команду (или команды) и выполняет. После этого интерпретатор приступает к обработке следующей команды. При использовании такого метода компьютер увидит любое изменение, внесенное в команду исходного кода до интерпретации этой команды, т.е. изменения в программу можно вносить в процессе ее выполнения.

Итак, компьютер не может обойтись без программы и исходных данных, подготовить их может только человек. Поэтому можно говорить, что решение задач компьютером — это формальное исполнение алгоритма (программы), а компьютер является формальным исполнителем.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Дайте определение понятию «алгоритм». Приведите примеры алгоритмов, с которыми вы сталкивались в жизни.
• 2. Какие свойства алгоритма вы знаете? Поясните каждое.
• 3. Назовите способы описания алгоритмов.
• 4. Начертите основные функциональные блоки, применяемые при создании блок-схем.
• 5. Начертите блок-схемы линейного, разветвляющегося и циклического алгоритмов. Поясните принцип их работы.
• 6. Что представляет собой программа? Что называется оператором?
• 7. Поясните разницу между компилятором и интерпретатором.
• 8. Объясните, почему компьютер является формальным исполнителем команд.

Источник: studref.com