Лекция по Основам алгоритмизации и программирования "Алгоритмы"

Слайд #1

АЛГОРИТМ И ЕГО
СВОЙСТВА

Слайд #2

Исполнитель – человек или автомат способный выполнять ограниченный набор элементарных действий.

Исполнителя характеризуют:
• Среда - это «место обитания» исполнителя (Turbo-Pascal);
• элементарные действия (Команда – это предписание исполнителю совершить элементарное действие, преданное на доступном языке);
• система команд - набор всех команд исполнителя;
• Отказ - это ситуация, в которой исполнитель не может выполнить команду..

Слайд #3

Термин «алгоритм» произошёл от имени великого математика Мухаммеда аль-Хорезми (по-латыни algorithmus). Мухаммед аль-Хорезми ещё в IX веке разработал правила выполнения четырёх действий арифметики.

Слайд #4

Алгоритм – это точное предписание последовательности действий, которые должны быть произведены для получения результата.

Слайд #5

Способы записи алгоритмов:
Текстовый

Подъем
Зарядка
Водные процедуры
Завтрак
….
Графический

Слайд #6

Слайд #7

Свойства алгоритмов
Дискретность – разделение алгоритма на отдельные простые действия.
Пример: Алгоритмы кулинарных рецептов состоят из отдельных действий, которые обычно нумеруются.

Слайд #8

Свойства алгоритмов

Результативность –получение из исходных данных результата за конечное число шагов.
Пример: Алгоритм сложения целых чисел в десятичной системе счисления.

Слайд #9

Свойства алгоритмов
Массовость – возможность применения алгоритма к большому количеству различных исходных задач.

Слайд #10

Свойства алгоритмов
Детерминированность – выполнение команд алгоритма в строго определенной последовательности.
Пример: При управлении самолетом ис­пользуются сложные алгоритмы, исполнителями которых являются пилот или бортовой компьютер. Последователь­ность выполнения действий, например, при взлете должна быть строго определенной (например, нельзя отрываться от взлетной полосы, пока самолет не набрал необходимую взлетную скорость). Исполнитель алгоритма, выполнив оче­редную команду, должен точно знать, какую команду необхо­димо исполнять следующей.

Слайд #11

Свойства алгоритмов
Выполнимость и понятность – каждая запись в алгоритме должна быть понятна и доступна исполнителю.
Пример: После включения компью­тера начинают выполняться алгоритмы тестирования ком­пьютера и загрузки операционной системы. Исполнителем этих алгоритмов является компьютер, поэтому они должны быть записаны на понятном компьютеру машинном языке.

Слайд #12

Точность – запись алгоритма должна быть такой, чтобы на каждом шаге его выполнения было известно, какую команду нужно выполнять следующей.
Свойства алгоритмов

Слайд #13

Конечность – завершение работы алгоритма за конечное число шагов.
Свойства алгоритмов

Слайд #14

Алгоритм открывания двери
Вставить ключ в замочную скважину
Повернуть ключ
Открыть дверь

Слайд #15

Исполнители алгоритмов

Слайд #16

Способы описания алгоритма

Слайд #17

1.Словесный способ
Алгоритм представляет собой описание на естественном языке последовательных этапов обработки данных.

К двум прибавляем три получаем пять.

Слайд #18

2.Графический способ
Изображение алгоритма в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков.

Слайд #19

Слайд #20

Элементы алгоритма изображаются на блок-схеме с помощью различных геометрических фигур, внутри которых записывается программный код.

Слайд #21

3.Псевдокод
Система обозначений и правил, предназначенная для единообразной записи алгоритмов.

Слайд #22

4.Программный способ (алгоритмический )
Алгоритм, предназначенный для записи на компьютере, должен быть записан на понятном ему языке. Такой язык называется языком программирования, а запись алгоритма на этом языке – программа.

Слайд #23

Структуры алгоритмов
Линейная
Разветвляющаяся
Циклическая

Слайд #24

Линейная
Если блоки алгоритма (команды, математические действия и.д.) выполняются последовательно друг с другом. Алгоритмы линейной структуры не содержат условных и безусловных переходов.

Слайд #25

Разветвляющийся алгоритм
Алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий.

Слайд #26

Слайд #27

Циклический алгоритм
Описание действий, которые должны повторяться указанное число раз или пока не выполнено заданное условие.
Перечень повторяющихся действий называется телом цикла.

Слайд #28

Слайд #29

Данные и величины
Совокупность величин, с которыми работает компьютер, принято называть данными.
По отношению к программе данные делятся на исходные, результаты (окончательные данные) и промежуточные, которые получаются в процессе вычислений.
Компьютер работает с величинами — различными информационными объектами: числами, символами, кодами и т. п.

Слайд #30

Пример
При решении квадратного уравнения
ax2 + bx + с = 0
исходными данными являются коэффициенты а, b, с,
результатами — корни уравнения х1, х2,
промежуточным данным — дискриминант уравнения D = b2 — 4aс.

Слайд #31

Классификация данных по структуре :
простые;
структурированные.

Для простых величин (их еще называют скалярными) справедливо утверждение: одна величина — одно значение.

Для структурированных: одна величина — множество значений. К структурированным величинам относятся массивы, строки, множества и т.д.

Слайд #32

Величины
Алгоритмы описывают последовательность действий над некоторыми информационными объектами.
Величина в информатике – это отдельный информационный объект.

Постоянная
Переменная
Величина
Число
Символ
Строка
Таблица
Информационный объект

Слайд #33

Логические
Арифметические
Отношения
Операции над величинами
+ (сложение)
(вычитание)
* (умножение)
/ (деление)
< (меньше)
> (больше)
<= (не больше)
>= (не меньше)
= (равно)
И (конъюнкция)
ИЛИ (дизъюнкция)
НЕ (инверсия)
Операнды - объекты, над которыми выполняют операции.
Операции над величинами

Слайд #34

Имя величины в алгоритме
Латинская
буква
A, B, M, AP
Латинская
буква и цифра
Мнемоническое
имя
A1, B4, M2
SUMMA, PLAN
Имя величины

Слайд #35

Типы величин — типы данных
В любой язык входит минимально необходимый набор основных типов данных, к которому относятся: целый, вещественный, логический и символьный типы.

С типом величины связаны три ее характеристики:
множество допустимых значений,
множество допустимых операций,
форма внутреннего представления.
Тип величины определяет множество значений, которые может принимать величина, и множество действий, которые можно выполнять с этой величиной. 

Слайд #36

Слайд #37

Всякая величина занимает свое определенное место в памяти компьютера (иногда говорят — ячейку памяти).

У всякой величины имеются три основных свойства: имя, значение и тип. В алгоритмах и языках программирования величины делятся на константы и переменные.
 

Слайд #38

Постоянная величина (константа) — неизменная величина, и в алгоритме она представляется собственным значением, например: 15, 34.7, k, true и т.д.

Переменные величины могут изменять свои значения в ходе выполнения программы и представляются символическими именами — идентификаторами, например: X, S2, codl5.


Постоянная величина (константа) не изменяет своего значения в ходе выполнения алгоритма. Константа может обозначаться собственным значением (числа 10, 3.5) или символическим именем (число ).

Переменная величина может изменять значение в ходе выполнения алгоритма. Переменная всегда обозначается символическим именем (X, У, A, R5 и т.п.).