Решение задач на компьютере основано на понятии алгоритма. Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к исходному результату.
Алгоритм означает точное описание некоторого процесса, инструкцию по его выполнению. Разработка алгоритма является сложным и трудоемким процессом. Алгоритмизация – это техника разработки (составления) алгоритма для решения задач на ЭВМ.
Изобразительные средства для описания (представление) алгоритма
Для записи алгоритма решения задачи применяются следующие изобразительные способы их представления:
Словесно- формульное описание
Блок-схема (схема графических символов)
Для записи алгоритма существует общая методика:
Каждый алгоритм должен иметь имя, которое раскрывает его смысл.
Необходимо обозначить начало и конец алгоритма.
Описать входные и выходные данные.
Указать команды, которые позволяют выполнять определенные действия над выделенными данными
Запись алгоритма с помощью блок-схем
Общий вид алгоритма
Формульно-словесный способ записи алгоритма характеризуется тем, что описание осуществляется с помощью слов и формул. Содержание последовательности этапов выполнения алгоритмов записывается на естественном профессиональном языке предметной области в произвольной форме.
Графический способ описания алгоритма (блок — схема) получил самое широкое распространение. Для графического описания алгоритмов используются схемы алгоритмов или блочные символы (блоки), которые соединяются между собой линиями связи.
Каждый этап вычислительного процесса представляется геометрическими фигурами (блоками). Они делятся на арифметические или вычислительные (прямоугольник), логические (ромб) и блоки ввода-вывода данных (параллелограмм).
Порядок выполнения этапов указывается стрелками, соединяющими блоки. Геометрические фигуры размещаются сверху вниз и слева на право. Нумерация блоков производится в порядке их размещения в схеме.
Алгоритмические языки — это специальное средство, предназначенное для записи алгоритмов в аналитическом виде. Алгоритмические языки близки к математическим выражениям и к естественным языкам. Каждый алгоритмический язык имеет свой словарь. Алгоритм, записанный на алгоритмическом языке, выполняется по строгим правилам этого конкретного языка.
Операторные схемы алгоритмов. Суть этого способа описания алгоритма заключается в том, что каждый оператор обозначается буквой (например, А – арифметический оператор, Р – логический оператор и т.д.).
Операторы записываются слева направо в последовательности их выполнения, причем, каждый оператор имеет индекс, указывающий порядковый номер оператора. Алгоритм записывается в одну строку в виде последовательности операторов.
Псевдокод – система команд абстрактной машины. Этот способ записи алгоритма с помощью операторов близких к алгоритмическим языкам.
Информатика 11 класс (Урок№3 — Запись алгоритмов на языках программирования. Язык Паскаль (Питон)
Принципы разработки алгоритмов и программ
Типы алгоритмических процессов
По структуре выполнения алгоритмы и программы делятся на три вида:
Линейный алгоритм (линейная структура) – это такой алгоритм, в котором все действия выполняются последовательно друг за другом и только один раз. Схема представляет собой последовательность блоков, которые располагаются сверху вниз в порядке их выполнения. Первичные и промежуточные данные не оказывают влияния на направление процесса вычисления.
Алгоритмы разветвляющейся структуры
На практике часто встречаются задачи, в которых в зависимости от первоначальных условий или промежуточных результатов необходимо выполнить вычисления по одним или другим формулам.
Такие задачи можно описать с помощью алгоритмов разветвляющейся структуры. В таких алгоритмах выбор направления продолжения вычисления осуществляется по итогам проверки заданного условия. Ветвящиеся процессы описываются оператором IF (условие).
Циклические вычислительные процессы
Для решения многих задач характерно многократное повторение отдельных участков вычислений. Для решения таких задач применяются алгоритмы циклической структуры (циклические алгоритмы). Цикл – последовательность команд, которая повторяется до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. Циклическое описание многократно повторяемых процессов значительно снижает трудоемкость написания программ.
Существуют две схемы циклических вычислительных процессов.
Особенностью первой схемы является то, что проверка условия выхода из цикла проводится до выполнения тела цикла. В том случае, если условие выхода из цикла выполняется, то тело цикла не выполняется ни разу.
Особенностью второй схемы является то, что цикл выполняется хоты бы один раз, так как первая проверка условия выхода из цикла осуществляется после того, как тело цикла выполнено.
Существуют циклы с известным числом повторений и итерационные циклы. При итерационном цикле выход из тела цикла, как правило, происходит при достижении заданной точности вычисления.
Языки программирования – это искусственные языки записи алгоритмов для исполнения их на ЭВМ. Программирование (кодирование) — составление программы по заданному алгоритму.
Классификация языков программирования. В общем, языки программирования делятся на две группы: операторные и функциональные. К функциональным относятся ЛИСП, ПРОЛОГ и т.д.
Операторные языки делятся на процедурные и непроцедурные (Smalltalk, QBE). Процедурные делятся на машино — ориентированные и машино – независимые.
К машино – ориентированным языкам относятся: машинные языки, автокоды, языки символического кодирования, ассемблеры.
К машино – независимым языкам относятся:
Процедурно – ориентированные (Паскаль, Фортран и др.)
Проблемно – ориентированные (ЛИСП и др.)
Объектно-ориентированные (Си++, Visual Basic, Java и др.)
Средства и правила построения блок-схем
Блок-схема является формой представления алгоритма с помощью графических символов. Графические символы, их размеры, а также правила построения блок-схем определены государственными стандартами. Рассмотрим часто употребляемые графические символы (полный список включает 42 символа).
Процесс. Выполнение операции или группы операций, в результате чего изменяется значение, форма представления или расположения данных.
Внутри символа или же в виде комментария на естественном языке или в виде формулы записываются действия, которые производятся при выполнении операции или группы операций.
Решение. Выбор направления выполнения алгоритма или программы в зависимости от некоторых переменных условий.
Символ используется для изображения унифицированных структур:
Модификация. Выполнение операций, меняющих команды или группу команд, изменяющих программу.
Символ используется для изображения унифицированной структуры ЦИКЛ С ПАРАМЕТРОМ. Внутри символа записывается параметр цикла с указанием начального и конечного значений, а также шаг изменения цикла, если он не равен единице.
Предопределенный процесс. Использование ранее созданных и отдельно описанных алгоритмов или программ (процедур, функций, программных модулей).Символ служит для указания обращения к процедурам, функциям, программным модулям.
Ручной ввод. Ввод данных оператором в процесс обработки при помощи устройства, непосредственно сопряженного с компьютером (например, клавиатура).
Дисплей. Ввод — вывод данных в случае, если непосредственно подключенное к процессору устройство воспроизводит данные и позволяет оператору вносить изменения в процессе их обработки.
Документ. Ввод — вывод данных, носителем которых служит бумага.
Линия потока. Указание последовательности связей между символами.
Перечислим некоторые правила изображения линий потока:
1) линии потока должны быть параллельны линиям внешней рамки блок-схемы (границам листа, на котором изображена блок-схема);
2) направление линии потока сверху вниз и слева направо принимается за основное и стрелками не обозначается, в остальных случаях направление линии потока обозначается стрелками;
3) изменение направления линии потока производится под углом 90 градусов.
Соединитель. Указание связи между прерванными линиями потока, связывающими символы. Если блок-схема состоит из нескольких частей, расположенных на одной странице, то линия потока одной части заканчивается символом СОЕДИНИТЕЛЬ, а линия потока на продолжении блок-схемы начинается с этого же символа. Внутри символов СОЕДИНИТЕЛЬ ставятся одинаковые порядковые номера, соответствующие разорванной линии потока.
Межстраничный соединитель. Указание связи между разъединенными частями схем алгоритмов и программ, расположенных на разных листах.
Тема 6. Алгоритмизация и программирование Лекция 12. Алгоритмы. Свойства алгоритмов. Языки программирования.
Алгоритм, численные и логические алгоритмы. Свойства алгоритмов, дискретность, определенность, понятность, результативность. Формы записи алгоритма, блок-схемы, основные элементы блок схем. Базовые структуры алгоритмов, линейные, разветвляющиеся, циклические алгоритмы. Данные и их типы.
Логические основы алгоритмизации. Языки программирования, эволюция, классификация. Языки программирования высокого и низкого уровня. Компилируемые языки. Интерпретируемые языки. Объектно-ориентированные языки. Модульный принцип программирования. Принципы проектирования программ сверху-вниз и снизу-вверх.
Системы программирования, схема разработки прикладных программ в среде системы программирования, трансляция (компиляция), исполнимый код.
Краткий конспект лекции
Программированию предшествует важнейший этап — постановка задачи. Далее следует формализация, разработка математических и физических моделей, вывод расчетных формул.
Программист должен четко представлять явление или формулы, которые он алгоритмизирует. Составление алгоритма заключается в логическом описании процесса решения задачи и требует знания элементов математической логики.
Программа (исходный код) — набор пошаговых команд, написанных на языке программирования (в текстовом редакторе), соответствующих алгоритму решения задачи и реализуемых микропроцессором.
Язык программирования — язык, используемый для написания компьютерных программ и состоящий из словаря и совокупности правил (синтаксиса), которые применяются при написании команд, выполняемых процессором. Языки программирования по стилю написания исходного кода классифицируются на процедурные (составляются процедуры, содержащие набор команд) и декларативные (определяется совокупность фактов и взаимосвязей, позволяющих запрашивать результаты). Языки программирования по уровню исходного кода классифицируются на языки высокого и языки низкого уровня.
Языки программирования низкого уровня: Машинный язык и ассемблер
Языки программирования высокого уровня представляют специальный набор инструкций, использующих ключевые слова и синтаксис, похожий на английский:. Visual Basic, Visual Fortran, Cobol, Delphi, С++.
Текст программы на языке программирования называется исходным кодом, а конечная программа в машинных кодах — объектным кодом. Для получения объектного кода используются трансляторы.
Трансляторы делятся на два типа: интерпретаторы и компиляторы.
Интерпретатор переводит в машинный код и выполняет очередной оператор программы, используется для языка программирования Basic.
Компилятор переводит в машинный код исходный текст программы целиком, используется для языков программирования Pascal, С и др.
Достоинство компиляторов — быстродействие и автономность получаемых программ. Достоинство интерпретаторов — их компактность, возможность остановить в любой момент выполнение программы, выполнить различные преобразования данных и продолжить работу программы.
Компилятор — программа, которая считывает исходный код, проверяет его синтаксис, преобразует в машинный код (транслирует) и устанавливает связи с используемыми подпрограммами (компилирует). В процессе компиляции выполняются лексический, синтаксический, семантический анализ, генерация и оптимизация промежуточного кода, генерация внутреннего представления.
Лексический анализ – выявляются отдельные составляющие текста программы и определяется их тип. Например, названия операторов, имена переменных, разделители (скобки, знаки препинания и т.д.). Лексемы заменяются кодом их типа. Контролируется использование недопустимых символов.
Синтаксический анализ – определяется синтаксическая правильность лексем, например, парность скобок.
Семантический анализ – выявляются нарушения правил написания программы, например, описание типов имен перед их использованием, дублирование описания имен, согласование типов формальных и фактических параметров и т.д.
Генерация и оптимизация промежуточного кода – перевод текста программы в язык ассемблера и устранение «лишнего» кода.
Генерация внутреннего представления – создание объектного (машинного) кода с использованием относительных адресов памяти (начиная с 1h).
В результате работы компилятора получается исполняемый файл – приложение.
Интерпретатор — программа, которая считывает исходный код по операторам, сразу транслирует их выполняет. Таким образом, в результате работы интерпретатора исполняемый файл не формируется.
Исполняемый файл — программа, готовая к запуску на компьютере (обычно файл с расширением .exe).
Программирование – процесс, включающий стадии проектирования, кодирования, отладки, тестирования и документирования программы.
- Проектирование программы – определение входных данных, процедур обработки данных и выходных данных.
- Кодирование программы – запись программы на языке программирования в соответствии с алгоритмом задачи.
- Тестирование программы – проверка результатов выполнения программы для различных вариантов исходных данных, включающих крайние значения диапазона данных, экспериментально апробированные данные, расчеты по аналитическим, либо упрощенным зависимостям и расчеты с использованием других программ.
- Отладка программы — выявление и исправление синтаксических ошибок, ошибок на этапе выполнения (переполнение разрядной сетки, деление на ноль, извлечение корня из отрицательного числа и т.д.) и логических ошибок в программе.
Процесс отладки программы начинается с выявления:
- синтаксических ошибок в тексте (неверно записанных операторов),
- ошибок при выполнении программы (недопустимые математические действия, операции с числами, превосходящими предельные значения),
- алгоритмических ошибок (неверно составлен или запрограммирован алгоритм).
- Документирование программы — создание подробного руководства по программе: описание вводимых и выводимых данных, тестовые примеры расчета.
Алгоpитм — заранее заданное понятное и точное предписание возможному исполнителю совершить определенную последовательность действий для получения решения задачи за конечное число шагов Слово «алгоритм» происходит от латинской формы написания имени арабского математика Аль Хорезми. Известно, что он родился до 800 г., а умер после 847 г., жил и работал в Багдаде — крупном научном центре и влиятельной столице Древнего Востока. Аль Хорезми использовал индийскую позиционную систему счисления с нулём и сформировал правила четырёх арифметических действий над многозначными числами. Формы записи алгоритмов: графическая запись (блок-схемы); словесная запись (псевдокоды); язык программирования. Свойства алгоритмов
- Дискретность — разбиение алгоритма на ряд отдельных законченных действий – шагов
- Определенность (детерминированность) — однозначные указания, применение алгоритма к одним и тем же исходным данным должно приводить к одному и тому же результату
- Понятность — однозначное понимание и исполнение каждого шага алгоритма его исполнителем
- Результативность — обязательное получение результата за конечное число шагов
- Массовость — означает, что алгоритм решения задачи pазpабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса однотипных задач, различающихся лишь исходными данными
Алгоритмы можно представлять как некоторые структуры, состоящие из отдельных базовых (т.е. основных) элементов.
| Графическая запись алгоритма представляется в виде блок-схемы. Конфигурация и размеры блоков, а также порядок графического оформления блок-схем регламентированы ГОСТ 19002-80 и ГОСТ 19003-80 «Схемы алгоритмов и программ». Пример блок-схемы: |
Логическая структура любого алгоритма может быть представлена комбинацией трех базовых структур: следование, ветвление, цикл. Характерной особенностью базовых структур является наличие в них одного входа и одного выхода Теорема Дейкстра. Алгоритм любой сложности можно реализовать, используя только три конструкции: следования (линейные), выбора (ветвления) и повторения (циклические). Модульное программирование — это организация программы как совокупности независимых блоков, называемых модулями, структура и поведение которых подчиняются определенным правилам. Концепцию модульного программирования можно сформулировать в виде нескольких понятий и положений:
- 1) большие задачи разбиваются на ряд более мелких, функционально самостоятельных подзадач — модулей, которые связаны между собой только по входным и выходным данным;
- 2) модуль представляет собой «черный ящик» с одним входом и одним выходом. Это позволяет безболезненно производить модернизацию программы в процессе ее эксплуатации, облегчает ее сопровождение, а также позволяет разрабатывать части программодного проекта на разных языках программирования;
- 3) в каждом модуле должны осуществляться ясные задачи. Процесс декомпозиции нужно продолжать до тех пор, пока не будет ясного понимания назначения всех модулей и их оптимального сочетания;
- 4) исходный текст модуля должен иметь заголовок и интерфейсную часть, где отражаются назначение модуля и все его внешние связи;
- 5) в ходе разработки модулей программы следует предусматривать специальные блоки операций, учитывающие реакцию на возможные ошибки в данных или в действиях пользователя.
Большое значение в концепции модульного программирования придается организации управляющих и информационных связей между модулями программы, совместно решающими одну или несколько больших задач. Нисходящий подход к разработке программных систем. В соответствии с этим методом создание программы начинается сверху, т.е. с разработки самого главного, генерального алгоритма. Так как на верхнем уровне обычно еще не ясны детали реализации той или иной части программы, то эти части следует заменить временными заглушками . Восходящий подход к разработке программ. В этом случае осуществляется последовательное построение программы из уже имеющихся элементов, начиная с примитивов, предоставляемых выбранным языком программирования. Этот процесс заканчивается получением требуемой готовой программы. На каждом этапе из имеющихся элементов строятся более мощные элементы. Эти элементы будут использоваться на следующем этапе для построения еще более мощных элементов, и так далее до тех пор, пока не будут получены элементы, из которых можно непосредственно составить требуемую программу. При конструировании новых алгоритмов обычно доминирует нисходящий метод. При адаптации программ к несколько измененным требованиям предпочтение зачастую отдается восходящему методу. Оба этих метода позволяют разрабатывать структурированные программы. Вопросы по данной теме:
- Что такое алгоритм?
- Что такое блок-схема?
- Перечислите правила построения алгоритмов на языке блок-схем.
- Опишите базовые управляющие конструкции алгоритмов.
- Перечислите основные методы современной технологии проектирования алгоритмов.
Литература по теме:
- Информатика. Общий курс / Под ред. В.И. Колесникова. — 2-е изд. — М.: Дашков и К; Наука-Пресс, 2008. — 400 с.
- Игошин В.И. Математическая логика и теория алгоритмов: Уч. пос. — М.: Академия, 2004. — 448с.
- Микрюков В.Ю. Алгоритмизация и программирование: Учебн. пос.- Ростов н/Д: Феникс, 2007.
Источник: studfile.net
Тесты по теме «Алгоритмы» онлайн
Блок №1 из 15 вопросов для контроля знаний учащихся, начинающих знакомиться с основами алгоритмизации в программе КуМир (базовый уровень школьной программы).
5-сынып Информатика пәнінің «Біздің өміріміздегі алгоритмдер» тарауы бойынша өз біліміңді тексер тесті. Сәттілік.
12.12.2019 880 1
5-сынып Информатика пәнінің «Біздің өміріміздегі алгоритмдер» тарауы бойынша өз біліміңді тексер тесті. Сәттілік.
Пароли. Вирусы и антивирусные программы
29.11.2020 818 0
Тест предназначен для тренировки заданий на тему «Защита информации»
Итоговый тест «Алгоритмика»
13.03.2019 1431 0
Тест предназначен для учащихся 6 классов по учебному предмету «Информатика» раздел «Алгоритмика»
Чертёжник. Информатика. 8 класс.
24.03.2018 344 0
Использование системы команд исполнителя алгоритмов Чертёжник для выполнения заданий
Алгоритмы обработки текстовой информации
03.04.2020 55 0
Тест для закрепления знаний по теме «Алгоритмы работы исполнителей обработки текстовой информации»
Исполнитель Черепашка
20.12.2020 646 0
Тест предназначен для тренировки заданий на тему «Алгоритм для конкретного исполнителя с фиксированным набором команд» Исполнитель Черепашка перемещается на экране компьютера, оставляя след в виде линии. В каждый конкретный момент известно положение исполнителя и направление его движения.
Алгоритмизация. Ветвление. Блок-схемы
16.02.2020 7665 0
Темы: Алгоритмы и исполнители, алгоритмы ветвления. Блок-схемы алгоритмов
Повторение. Кодирование информации. Граф и текст
20.11.2020 7842 0
Тест по теме «Кодирование информации», проверяет умение решать задачи на кодирование информации (графические и текстовые задачи)
Исполнители вокруг нас
07.12.2020 2687 1
Тест на тему «Исполнители вокруг нас» для 6 класса Босова Л.Л.
Алгоритмизация и Программирование: одномерные массивы
13.11.2017 15927 5
Обощение знаний по теме: «Алгоритмизация и программирование одномерных массивов на языке программирования Паскаль»
Алгоритмизация. 7 класс
21.02.2019 3514 4
Темы: Алгоритмы и исполнители, способы записи и свойства алгоритма. 7 класс, начало изучения алгоритмов
MS Visio Eng-Rus
03.04.2019 1050 0
Предлагаем Вашему вниманию тест на определение уровня знаний MS Visio.Данный тест специально разработан для того, чтобы определить Ваш текущий уровень знаний перед началом тренинга, что позволит правильно выбрать уровень и тем самым обеспечит для Вас эффективное обучение. Тест будет полезен для определения уровня навыков в программе MS Visio, в том числе и с английским интерфейсом.Результаты теста можно оценить по количеству набранных баллов: 45 — Вы уже полностью освоили программу Visio. Более подробно узнать о наших курсах и записаться, Вы можете на нашем сайте www,informbyuro.com
Типы алгоритмов
21.04.2020 6680 0
Электронный тест по информатике содержит вопросы по базовой теме «Алгоритмы» предмета информатика в рамках отведенных учебным планом часов.
Информатика и информационные технологии в профессиональной деятельности
20.11.2020 197 0
Информатика и информационные технологии. Материал для олимпиадных заданий
ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМА. СВОЙСТВА АЛГОРИТМОВ. СРЕДСТВА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И СПОСОБЫ ЗАПИСИ АЛГОРИТМОВ
17.12.2020 122 0
Тест предназначен для определения уровня знаний по теме «Понятие алгоритма, свойства алгоритмов, средства представления и способы записи алгоритмов»
Программирование на языке Паскаль
22.12.2020 467 0
Введение в Паскаль (Линейное программирование, описание переменных,организация ввода и вывода данных)
8 класс — Циклы
14.02.2021 3145 0
Проверьте свои знания по данной теме: «Циклы. Алгоритмическая конструкция повторения.»Тест «Алгоритмическая конструкция Повторения» — позволит вам отрабатаь различные вопросы по данной тематике.
Алгоритмы и исполнители — теория
16.02.2021 90 0
Тест по теме «Алгоритмы и исполнители», проверяет основные теоретические сведения об алгоритме и исполнителях УМК Л. Л. Босовой
Тест для лаб работы №9
19.05.2022 3 0
Зачет. Практикум по информатике 8 класс
05.11.2022 213 0
В тексте содержатся задания по теме «Кодирование и декодирование информации «, «Единицы измерения», «Файловая система», «Алгоритмы и исполнители»
Источник: onlinetestpad.com