Сравнение форм записи алгоритмов. Сравнение форм записи алгоритмов. 11. Наибольшей наглядностью обладает следующая форма записи алгоритмов. Наибольшей наглядностью обладает следующая форма записи алгоритмов: а)словесная б)рекурсивная в)графическая г)построчная.
Алгоритм может быть задан следующими способами словесным словесно графическим
Основные преимущества таковы: алфавит алгоритмического языка значительно шире алфавита машинного языка, что существенно повы шает наглядность текста программы; набор операций, допустимых для использования, не зависит от набора машинных операций, а выбирается из соображений удобства формулирования алгоритмов решения задач определенного класса; формат предложений достаточно гибок и удобен для использования, что позволяет с помощью одного пред ложения задать достаточно содержательный этап обра ботки данных; требуемые операции задаются с помощью общепринятых математических обозначений; данным в алгоритмических языках присваиваются индивидуальные имена, выбираемые программистом; в языке может быть предусмотрен значительно более широкий набор типов данных по сравнению с набором машинных типов данных. Таким образом, алгоритмические языки в значительной мере являются машинно-независимыми. Они облегчают работу программиста и повышают надежность создаваемых программ. Какие компоненты образуют алгоритмический язык? Алгоритмический язык как и любой другой язык образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика. Точнее говоря, синтаксис языка представляет собой набор правил, устанавливающих, какие комбинации символов являются осмысленными предложениями на этом языке. Семантика определяет смысловое значение предложений языка. Являясь системой правил истолкования отдельных языковых конструкций, семантика устанавливает, какие последовательности действий описываются теми или иными фразами языка и, в конечном итоге, какой алгоритм определен данным текстом на алгоритмическом языке.
Какие понятия используют алгоритмические языки? Каждое понятие алгоритмического языка подразумевает некоторую синтаксическую единицу конструкцию и определяемые ею свойства программных объектов или процесса обработки данных. Понятие языка определяется во взаимодействии синтаксических и семантических правил. Синтаксические правила показывают, как образуется данное понятие из других понятий и букв алфавита, а семантические правила определяют свойства данного понятия Основными понятиями в алгоритмических языках обычно являются следующие. Имеется тpи основных вида данных: константы, пеpеменные и массивы. Пеpеменные обозначаются именами и могут изменять свои значения в ходе выполнения пpогpаммы. Пеpеменные бывают целые, вещественные, логические, символьные и литерные.
Положение элемента в массиве однозначно определяется его индексами одним, в случае одномерного массива, или несколькими, если массив многомерный. Иногда массивы называют таблицами. Выражения записываются в виде линейных последовательностей символов без подстрочных и надстрочных символов, "многоэтажных" дробей и т. Различают выражения арифметические, логические и строковые. Арифметические выражения служат для определения одного числового значения.
Доказательство того, что класс вычислимых функций совпадает с исчисляемыми по Тьюрингу, происходит в два шага: сначала доказывают вычисление простейших функций на машине Тьюринга, а затем — вычисление функций, полученных в результате применения операторов. Таким образом, неформально алгоритм можно определить как четкую систему инструкций, определяющих дискретный детерминированный процесс, который ведёт от начальных данных на входе к искомому результату на выходе , если он существует, за конечное число шагов; если искомого результата не существует, алгоритм или никогда не завершает работу, либо заходит в тупик. Основная статья: Нормальный алгоритм Нормальный алгоритм алгорифм в авторском написании Маркова — это система последовательных применений подстановок, которые реализуют определённые процедуры получения новых слов из базовых, построенных из символов некоторого алфавита. Как и машина Тьюринга, нормальные алгоритмы не выполняют самих вычислений: они лишь выполняют преобразование слов путём замены букв по заданным правилам [10].
Нормально вычислимой называют функцию, которую можно реализовать нормальным алгоритмом. То есть алгоритмом, который каждое слово из множества допустимых данных функции превращает в её начальные значения [11].. Создатель теории нормальных алгоритмов А. Марков выдвинул гипотезу, которая получила название принцип нормализации Маркова: Для нахождения значений функции, заданной в некотором алфавите, тогда и только тогда существует некоторый алгоритм, когда функция нормально исчисляемая. Подобно тезисам Тьюринга и Черча, принцип нормализации Маркова не может быть доказан математическими средствами. Стохастические алгоритмы[ править править код ] Однако приведённое выше формальное определение алгоритма в некоторых случаях может быть слишком строгим. Иногда возникает потребность в использовании случайных величин [12]. Алгоритм, работа которого определяется не только исходными данными, но и значениями, полученными из генератора случайных чисел , называют стохастическим или рандомизированным, от англ. Стохастические алгоритмы часто бывают эффективнее детерминированных, а в отдельных случаях — единственным способом решить задачу [12].
На практике вместо генератора случайных чисел используют генератор псевдослучайных чисел. Однако следует отличать стохастические алгоритмы и методы, которые дают с высокой вероятностью правильный результат. В отличие от метода , алгоритм даёт корректные результаты даже после продолжительной работы. Некоторые исследователи допускают возможность того, что стохастический алгоритм даст с некоторой заранее известной вероятностью неправильный результат. Тогда стохастические алгоритмы можно разделить на два типа [14] : алгоритмы типа Лас-Вегас всегда дают корректный результат, но время их работы не определено. Для некоторых задач названные выше формализации могут затруднять поиск решений и осуществление исследований. Для преодоления препятствий были разработаны как модификации «классических» схем, так и созданы новые модели алгоритма. В частности, можно назвать: многоленточная и недетерминированная машины Тьюринга; регистровая и РАМ-машина — прототип современных компьютеров и виртуальных машин; Виды алгоритмов[ править править код ] Виды алгоритмов как логико-математических средств отражают указанные компоненты человеческой деятельности и тенденции, а сами алгоритмы в зависимости от цели, начальных условий задачи, путей её решения. Следует подчеркнуть принципиальную разницу между алгоритмами вычислительного характера, преобразующими некоторые входные данные в выходные именно их формализацией являются упомянутые выше машины Тьюринга, Поста, РАМ, нормальные алгорифмы Маркова и рекурсивные функции , и интерактивными алгоритмами уже у Тьюринга встречается C-машина, от англ.
Последние предназначены для взаимодействия с некоторым объектом управления и призваны обеспечить корректную выдачу управляющих воздействий в зависимости от складывающейся ситуации, отражаемой поступающими от объекта управления сигналами [15] [16]. В некоторых случаях алгоритм управления вообще не предусматривает окончания работы например, поддерживает бесконечный цикл ожидания событий, на которые выдается соответствующая реакция , несмотря на это, являясь полностью правильным. Можно также выделить алгоритмы: Механические алгоритмы, или иначе детерминированные, жесткие например, алгоритм работы машины, двигателя и т. Гибкие алгоритмы, например, стохастические, то есть вероятностные и эвристические. Вероятностный стохастический алгоритм даёт программу решения задачи несколькими путями или способами, приводящими к вероятному достижению результата. Эвристический алгоритм от греческого слова « эврика » — алгоритм, использующий различные разумные соображения без строгих обоснований [17]. Линейный алгоритм — набор команд указаний , выполняемых последовательно во времени друг за другом. Разветвляющийся алгоритм — алгоритм, содержащий хотя бы одно условие, в результате проверки которого может осуществляться разделение на несколько альтернативных ветвей алгоритма. Циклический алгоритм — алгоритм, предусматривающий многократное повторение одного и того же действия одних и тех же операций.
К циклическим алгоритмам сводится большинство методов вычислений, перебора вариантов. Цикл программы — последовательность команд серия, тело цикла , которая может выполняться многократно. Вспомогательный подчинённый алгоритм процедура — алгоритм, ранее разработанный и целиком используемый при алгоритмизации конкретной задачи. В некоторых случаях при наличии одинаковых последовательностей указаний команд для различных данных с целью сокращения записи также выделяют вспомогательный алгоритм. На всех этапах подготовки к алгоритмизации задачи широко используется структурное представление алгоритма. Структурная блок-схема , граф-схема алгоритма — графическое изображение алгоритма в виде схемы связанных между собой с помощью стрелок линий перехода блоков — графических символов, каждый из которых соответствует одному шагу алгоритма. Внутри блока дается описание соответствующего действия. Графическое изображение алгоритма широко используется перед программированием задачи вследствие его наглядности, так как зрительное восприятие обычно облегчает процесс написания программы, её корректировки при возможных ошибках, осмысливание процесса обработки информации. Можно встретить даже такое утверждение: «Внешне алгоритм представляет собой схему — набор прямоугольников и других символов, внутри которых записывается, что вычисляется, что вводится в машину и что выдается на печать и другие средства отображения информации».
Нумерация алгоритмов[ править править код ] Нумерация алгоритмов играет важную роль в их исследовании и анализе [18]. Поскольку любой алгоритм можно задать в виде конечного слова представить в виде конечной последовательности символов некоторого алфавита , а множество всех конечных слов в конечном алфавите счётное , то множество всех алгоритмов также счётное. Это означает существование взаимно однозначного отображения между множеством натуральных чисел и множеством алгоритмов, то есть возможность присвоить каждому алгоритму номер.
Самой простой является запись алгоритма в виде набора высказываний на обычном разговорном языке. Словесное описание имеет минимум ограничений и является наименее формализованным. Однако все разговорные языки обладают неоднозначностью, поэтому могут возникнуть различные толкования текста алгоритма, заданного таким образом. Алгоритм в словесной форме может оказаться очень объёмным и трудным для восприятия. Пример 1. Словесное описание алгоритма нахождения наибольшего общего делителя НОД пары натуральных чисел алгоритм Евклида. Запишите первое из заданных чисел в столбец X, а второе — в столбец У. Если данные числа не равны, замените большее из них на результат вычитания из большего числа меньшего. Повторяйте такие замены до тех пор, пока числа не окажутся равными, после чего число из столбца X считайте искомым результатом. Построчная запись. Кроме слов естественного языка предписания могут содержать математические выражения и формулы.
Что же общего во всех этих инструкциях? Давайте придумаем определение алгоритма. Алгоритм — перечень команд, выполнение которых в определенном порядке позволит получить результат. Должно быть понятно с описания, как выполнить действие. Посмотрите на еще один актуальный план действий плакат отсюда , который тоже подходит под критерии, описанные выше: Давайте рассмотрим простую инструкцию «Как сварить макароны»: Взять подходящую кастрюлю размер выбрать в зависимости от количества макарон. Налить в нее воду по ручки. Включить плиту зажечь газ на газовой, повернуть ручку на электрической. Поставить на включенную конфорку кастрюлю с водой. Добавить в воду чайную ложку соли. Когда вода закипит, добавить макароны, перемешать их. Дать макаронам покипеть 3 минуты смотреть инструкцию на упаковке или попробовать, готова ли макаронина. Слить макароны через дуршлаг промыть холодной водой, если макароны с мягких сортов пшеницы.
Тест с ответами: «Основы алгоритмизации»
Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический способ записи алгоритмов. Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический способ записи алгоритмов. Лесное озеро имеет форму круга. При записи алгоритмов для краткости указываются лишь номера команд. Наилучшей наглядностью обладают графические способы записи алгоритмов. Наибольшей наглядностью обладают формы записи алгоритмов.
Информация
Последовательность выполнения задается соединительной линией со стрелочкой. Последовательность выполнения сверху вниз и слева направо принята за основную. Если в алгоритме не нарушается основная последовательность, то стрелочки можно не указывать. В остальных случаях последовательность выполнения блоков обозначается стрелочкой обязательно.
Пример 2. Построчная запись алгоритма Евклида. Обозначить первое из заданных чисел X, второе — У. Заменить X на X - У.
Перейти к п. Заменить У на У - X. Считать X искомым результатом.
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.
Однако любой алгоритм в отличие от рецепта или способа обязательно обладает следующими свойствами. Выполнение алгоритма разбивается на последовательность законченных действий-шагов. Только выполнив одно действие команду , можно приступать к исполнению следующего. Это свойство алгоритма называется дискретностью.
Произвести каждое отдельное действие исполнителю предписывает специальное указание в записи алгоритма команда. Понятность - алгоритм не должен содержать предписаний, смысл которых может восприниматься исполнителем неоднозначно, то есть запись алгоритма должна быть настолько четкой и полной, чтобы у исполнителя не возникало потребности в принятии каких-либо самостоятельных решений. Алгоритм составляется из команд, входящих в СКИ. Если машин нет, дойди до середины улицы. Если есть, подожди, пока они проедут, и т. Представьте себе ситуацию: машина слева есть, но она не едет - у нее меняют колесо. Если вы думаете, что исполнитель алгоритма должен ждать, то вы поняли этот алгоритм. Если же вы решили, что улицу переходить можно, считая алгоритм подправленным ввиду непредвиденных по вашему мнению!
Детерминированность определенность и однозначность. Каждая команда алгоритма определяет однозначное действие исполнителя, и должно быть однозначно определено, какая команда выполняется следующей. То есть если алгоритм многократно применяется к одному и тому же набору исходных данных, то на выходе он получает каждый раз один и тот же результат. Результативность - исполнение алгоритма должно закончиться за конечное число шагов, и при этом должен быть получен результат решения задачи. В качестве одного из возможных результатов может быть и установление того факта, что задача решений не имеет. Свойство результативности содержит в себе свойство конечности - завершение работы алгоритма за конечное число шагов. Массовость - алгоритм пригоден для решения любой задачи из некоторого класса задач, то есть алгоритм правильно работает на некотором множестве исходных данных, которое называется областью применимости алгоритма. Свойство массовости определяет скорее качество алгоритма, а не относится к обязательным свойствам как дискретность, понятность и пр.
Существуют алгоритмы, область применимости которых ограничивается единственным набором входных данных или даже отсутствием таковых например, получение фиксированного числа верных цифр числа p. Правильнее говорить о том, что алгоритм должен быть применим к любым данным из своей области определения, и слово массовость не всегда подходит для описания такого свойства. Понятие алгоритма Обобщив вышесказанное, сформулируем следующее понятие алгоритма. Алгоритм - понятное и точное предписание исполнителю на выполнение конечной последовательности действий, приводящей от исходных данных к искомому результату. Приведенное определение не является определением в математическом смысле слова, то есть это не формальное определение формальное определение алгоритма см. Отметим, что для каждого исполнителя набор допустимых действий СКИ всегда ограничен - не может существовать исполнителя, для которого любое действие является допустимым.
Средства записи алгоритмов
В каждый момент времени следующий шаг работы однозначно определяется состоянием системы. Таким образом, алгоритм выдаёт один и тот же результат ответ для одних и тех же исходных данных. В современной трактовке у разных реализаций одного и того же алгоритма должен быть изоморфный граф. С другой стороны, существуют вероятностные алгоритмы, в которых следующий шаг работы зависит от текущего состояния системы и генерируемого случайного числа. Однако при включении метода генерации случайных чисел в список «исходных данных» вероятностный алгоритм становится подвидом обычного. Понятность — алгоритм должен включать только те команды, которые доступны исполнителю и входят в его систему команд.
Завершаемость конечность — в более узком понимании алгоритма как математической функции, при правильно заданных начальных данных алгоритм должен завершать работу и выдавать результат за определённое число шагов. Дональд Кнут называет процедуру, которая удовлетворяет всем свойствам алгоритма, кроме, возможно, конечности, методом вычисления англ. Однако довольно часто определение алгоритма не включает завершаемость за конечное время [5]. В этом случае алгоритм метод вычисления определяет частичную функцию [en]. Для вероятностных алгоритмов завершаемость как правило означает, что алгоритм выдаёт результат с вероятностью 1 для любых правильно заданных начальных данных то есть может в некоторых случаях не завершиться, но вероятность этого должна быть равна 0.
Массовость универсальность. Алгоритм должен быть применим к разным наборам начальных данных. Результативность — завершение алгоритма определёнными результатами. Формальное определение[ править править код ] Разнообразные теоретические проблемы математики и ускорение развития физики и техники поставили на повестку дня точное определение понятия алгоритма. Марков , Алонзо Чёрч.
Было разработано несколько определений понятия алгоритма, но впоследствии было выяснено, что все они определяют одно и то же понятие см. Успенский считал, что понятие алгоритма впервые появилось у Эмиля Бореля в 1912 году, в статье об определённом интеграле. Там он написал о «вычислениях, которые можно реально осуществить», подчеркивая при этом: «Я намеренно оставляю в стороне большую или меньшую практическую деятельность; суть здесь та, что каждая из этих операций осуществима в конечное время при помощи достоверного и недвусмысленного метода» [7]. Основная статья: Машина Тьюринга Схематическая иллюстрация работы машины Тьюринга. Основная идея, лежащая в основе машины Тьюринга, очень проста.
Машина Тьюринга — это абстрактная машина автомат , работающая с лентой отдельных ячеек, в которых записаны символы. Машина также имеет головку для записи и чтения символов из ячеек, которая может двигаться вдоль ленты. На каждом шаге машина считывает символ из ячейки, на которую указывает головка, и, на основе считанного символа и внутреннего состояния, делает следующий шаг. При этом машина может изменить своё состояние, записать другой символ в ячейку или передвинуть головку на одну ячейку вправо или влево. Этот тезис является аксиомой, постулатом, и не может быть доказан математическими методами, поскольку алгоритм не является точным математическим понятием.
Основная статья: Рекурсивная функция теория вычислимости С каждым алгоритмом можно сопоставить функцию, которую он вычисляет. Однако возникает вопрос, можно ли произвольной функции сопоставить машину Тьюринга, а если нет, то для каких функций существует алгоритм? Исследования этих вопросов привели к созданию в 1930-х годах теории рекурсивных функций [9]. Класс вычислимых функций был записан в образ, напоминающий построение некоторой аксиоматической теории на базе системы аксиом. Сначала были выбраны простейшие функции, вычисление которых очевидно.
Затем были сформулированы правила операторы построения новых функций на основе уже существующих. Необходимый класс функций состоит из всех функций, которые можно получить из простейших применением операторов. Подобно тезису Тьюринга в теории вычислимых функций была выдвинута гипотеза, которая называется тезис Чёрча : Числовая функция тогда и только тогда алгоритмически исчисляется, когда она частично рекурсивна. Доказательство того, что класс вычислимых функций совпадает с исчисляемыми по Тьюрингу, происходит в два шага: сначала доказывают вычисление простейших функций на машине Тьюринга, а затем — вычисление функций, полученных в результате применения операторов. Таким образом, неформально алгоритм можно определить как четкую систему инструкций, определяющих дискретный детерминированный процесс, который ведёт от начальных данных на входе к искомому результату на выходе , если он существует, за конечное число шагов; если искомого результата не существует, алгоритм или никогда не завершает работу, либо заходит в тупик.
Основная статья: Нормальный алгоритм Нормальный алгоритм алгорифм в авторском написании Маркова — это система последовательных применений подстановок, которые реализуют определённые процедуры получения новых слов из базовых, построенных из символов некоторого алфавита. Как и машина Тьюринга, нормальные алгоритмы не выполняют самих вычислений: они лишь выполняют преобразование слов путём замены букв по заданным правилам [10]. Нормально вычислимой называют функцию, которую можно реализовать нормальным алгоритмом. То есть алгоритмом, который каждое слово из множества допустимых данных функции превращает в её начальные значения [11].. Создатель теории нормальных алгоритмов А.
Марков выдвинул гипотезу, которая получила название принцип нормализации Маркова: Для нахождения значений функции, заданной в некотором алфавите, тогда и только тогда существует некоторый алгоритм, когда функция нормально исчисляемая. Подобно тезисам Тьюринга и Черча, принцип нормализации Маркова не может быть доказан математическими средствами.
Понятность — алгоритм должен включать только те команды, которые доступны исполнителю и входят в его систему команд. Завершаемость конечность — в более узком понимании алгоритма как математической функции, при правильно заданных начальных данных алгоритм должен завершать работу и выдавать результат за определённое число шагов. Дональд Кнут называет процедуру, которая удовлетворяет всем свойствам алгоритма, кроме, возможно, конечности, методом вычисления англ. Однако довольно часто определение алгоритма не включает завершаемость за конечное время [5]. В этом случае алгоритм метод вычисления определяет частичную функцию [en]. Для вероятностных алгоритмов завершаемость как правило означает, что алгоритм выдаёт результат с вероятностью 1 для любых правильно заданных начальных данных то есть может в некоторых случаях не завершиться, но вероятность этого должна быть равна 0. Массовость универсальность. Алгоритм должен быть применим к разным наборам начальных данных.
Результативность — завершение алгоритма определёнными результатами. Формальное определение[ править править код ] Разнообразные теоретические проблемы математики и ускорение развития физики и техники поставили на повестку дня точное определение понятия алгоритма. Марков , Алонзо Чёрч. Было разработано несколько определений понятия алгоритма, но впоследствии было выяснено, что все они определяют одно и то же понятие см. Успенский считал, что понятие алгоритма впервые появилось у Эмиля Бореля в 1912 году, в статье об определённом интеграле. Там он написал о «вычислениях, которые можно реально осуществить», подчеркивая при этом: «Я намеренно оставляю в стороне большую или меньшую практическую деятельность; суть здесь та, что каждая из этих операций осуществима в конечное время при помощи достоверного и недвусмысленного метода» [7]. Основная статья: Машина Тьюринга Схематическая иллюстрация работы машины Тьюринга. Основная идея, лежащая в основе машины Тьюринга, очень проста. Машина Тьюринга — это абстрактная машина автомат , работающая с лентой отдельных ячеек, в которых записаны символы. Машина также имеет головку для записи и чтения символов из ячеек, которая может двигаться вдоль ленты.
На каждом шаге машина считывает символ из ячейки, на которую указывает головка, и, на основе считанного символа и внутреннего состояния, делает следующий шаг. При этом машина может изменить своё состояние, записать другой символ в ячейку или передвинуть головку на одну ячейку вправо или влево. Этот тезис является аксиомой, постулатом, и не может быть доказан математическими методами, поскольку алгоритм не является точным математическим понятием. Основная статья: Рекурсивная функция теория вычислимости С каждым алгоритмом можно сопоставить функцию, которую он вычисляет. Однако возникает вопрос, можно ли произвольной функции сопоставить машину Тьюринга, а если нет, то для каких функций существует алгоритм? Исследования этих вопросов привели к созданию в 1930-х годах теории рекурсивных функций [9]. Класс вычислимых функций был записан в образ, напоминающий построение некоторой аксиоматической теории на базе системы аксиом. Сначала были выбраны простейшие функции, вычисление которых очевидно. Затем были сформулированы правила операторы построения новых функций на основе уже существующих. Необходимый класс функций состоит из всех функций, которые можно получить из простейших применением операторов.
Подобно тезису Тьюринга в теории вычислимых функций была выдвинута гипотеза, которая называется тезис Чёрча : Числовая функция тогда и только тогда алгоритмически исчисляется, когда она частично рекурсивна. Доказательство того, что класс вычислимых функций совпадает с исчисляемыми по Тьюрингу, происходит в два шага: сначала доказывают вычисление простейших функций на машине Тьюринга, а затем — вычисление функций, полученных в результате применения операторов. Таким образом, неформально алгоритм можно определить как четкую систему инструкций, определяющих дискретный детерминированный процесс, который ведёт от начальных данных на входе к искомому результату на выходе , если он существует, за конечное число шагов; если искомого результата не существует, алгоритм или никогда не завершает работу, либо заходит в тупик. Основная статья: Нормальный алгоритм Нормальный алгоритм алгорифм в авторском написании Маркова — это система последовательных применений подстановок, которые реализуют определённые процедуры получения новых слов из базовых, построенных из символов некоторого алфавита. Как и машина Тьюринга, нормальные алгоритмы не выполняют самих вычислений: они лишь выполняют преобразование слов путём замены букв по заданным правилам [10]. Нормально вычислимой называют функцию, которую можно реализовать нормальным алгоритмом. То есть алгоритмом, который каждое слово из множества допустимых данных функции превращает в её начальные значения [11].. Создатель теории нормальных алгоритмов А. Марков выдвинул гипотезу, которая получила название принцип нормализации Маркова: Для нахождения значений функции, заданной в некотором алфавите, тогда и только тогда существует некоторый алгоритм, когда функция нормально исчисляемая. Подобно тезисам Тьюринга и Черча, принцип нормализации Маркова не может быть доказан математическими средствами.
Стохастические алгоритмы[ править править код ] Однако приведённое выше формальное определение алгоритма в некоторых случаях может быть слишком строгим. Иногда возникает потребность в использовании случайных величин [12]. Алгоритм, работа которого определяется не только исходными данными, но и значениями, полученными из генератора случайных чисел , называют стохастическим или рандомизированным, от англ. Стохастические алгоритмы часто бывают эффективнее детерминированных, а в отдельных случаях — единственным способом решить задачу [12]. На практике вместо генератора случайных чисел используют генератор псевдослучайных чисел.
Псевдокод — это язык записи структурированных алгоритмов, состоит из смеси языка высокого уровня и фраз родного языка исполнителя. Стандартов на псевдокод нет, существует он как средство разработки программ. По сравнению со словесным алгоритмом псевдокод ближе программным конструкциям.
Словесное описание алгоритма нахождения наибольшего общего делителя НОД пары натуральных чисел алгоритм Евклида. Запишите первое из заданных чисел в столбец X, а второе — в столбец У. Если данные числа не равны, замените большее из них на результат вычитания из большего числа меньшего. Повторяйте такие замены до тех пор, пока числа не окажутся равными, после чего число из столбца X считайте искомым результатом. Построчная запись. Кроме слов естественного языка предписания могут содержать математические выражения и формулы. Пример 2. Построчная запись алгоритма Евклида. Обозначить первое из заданных чисел X, второе обозначить Y. Заменить X на X - Y. Перейти к п.
Информация
Различают полную и неполную форму ветвления. При полной форме ветвления действия выполняются в обоих случаях: и при истинности и при ложности условия. Циклом называется многократно повторяемый участок вычислений. Алгоритм, содержащий один или несколько циклов, называется циклическим. Основные понятия циклического алгоритма: счетчик цикла — переменная, которая изменяет свое значение при переходе от цикла к циклу; тело цикла — действия, которые повторяются; начальное значение счетчика цикла — значение, от которого начинает изменяться счетчик цикла; конечное значение счетчика цикла — значение, до которого изменяется счетчик цикла; шаг — значение, на которое изменяется счетчик цикла. По количеству выполнения циклы делятся на циклы с определенным заранее заданным числом повторений и циклы с неопределенным числом повторений.
По виду алгоритмы бывают: линейными, разветвляющимися, циклическими и смешанными. Линейным называется алгоритм, команды которого выполняются последовательно обна за другой один раз. Разветвляющимся называется алгоритм, в котором в зависимости в зависимости от выполнения поставленного условия или его невыполнения, исполняются разные последовательности команд, называемые ветвями. Циклическим называется алгоритм, в котором некоторая последовательность команд, называемая циклом, повторяется заданное число раз. После этого продолжается последовательное исполнение алгоритма. Смешанным называется алгоритм, в котором присутствуют циклы и ветви. Алгоритмы, которыми пользуется человек могут быть записаны словесно в виде текстов, на специальном алгоритмическом языке или в виде блок-схем. Чтение алгоритма в виде текста не требует специальной подготовки, но тексты получаются объемные и ненаглядные. Алгоритмический язык позволяет значительно сократить запись и сделать ее более строгой, но это требует дополнительной подготовки. Наибольшей наглядностью обладают алгоритмы, записанные в виде блок-схем. Блок-схема - графическое описание алгоритма в виде плоских геометрических фигур, соединенных линиями связи со стрелками, указывающими направление вычислительного процесса. Начало и конец алгоритма обозначаются кругом или овалом. Внутри блока начала записывается имя алгоритма или слово - начало.
Существуют различные способы записи алгоритмов. Самой простой является запись алгоритма в виде набора высказываний на обычном разговорном языке. Алгоритм в словесной форме может оказаться очень объёмным и трудным для восприятия. Пример 1. Если данные числа не равны, замените большее из них на результат вычитания из большего числа меньшего. Построчная запись. Пример 2.
Для вероятностных алгоритмов завершаемость как правило означает, что алгоритм выдаёт результат с вероятностью 1 для любых правильно заданных начальных данных то есть может в некоторых случаях не завершиться, но вероятность этого должна быть равна 0. Массовость универсальность. Алгоритм должен быть применим к разным наборам начальных данных. Результативность — завершение алгоритма определёнными результатами. Формальное определение[ править править код ] Разнообразные теоретические проблемы математики и ускорение развития физики и техники поставили на повестку дня точное определение понятия алгоритма. Марков , Алонзо Чёрч. Было разработано несколько определений понятия алгоритма, но впоследствии было выяснено, что все они определяют одно и то же понятие см. Успенский считал, что понятие алгоритма впервые появилось у Эмиля Бореля в 1912 году, в статье об определённом интеграле. Там он написал о «вычислениях, которые можно реально осуществить», подчеркивая при этом: «Я намеренно оставляю в стороне большую или меньшую практическую деятельность; суть здесь та, что каждая из этих операций осуществима в конечное время при помощи достоверного и недвусмысленного метода» [7]. Основная статья: Машина Тьюринга Схематическая иллюстрация работы машины Тьюринга. Основная идея, лежащая в основе машины Тьюринга, очень проста. Машина Тьюринга — это абстрактная машина автомат , работающая с лентой отдельных ячеек, в которых записаны символы. Машина также имеет головку для записи и чтения символов из ячеек, которая может двигаться вдоль ленты. На каждом шаге машина считывает символ из ячейки, на которую указывает головка, и, на основе считанного символа и внутреннего состояния, делает следующий шаг. При этом машина может изменить своё состояние, записать другой символ в ячейку или передвинуть головку на одну ячейку вправо или влево. Этот тезис является аксиомой, постулатом, и не может быть доказан математическими методами, поскольку алгоритм не является точным математическим понятием. Основная статья: Рекурсивная функция теория вычислимости С каждым алгоритмом можно сопоставить функцию, которую он вычисляет. Однако возникает вопрос, можно ли произвольной функции сопоставить машину Тьюринга, а если нет, то для каких функций существует алгоритм? Исследования этих вопросов привели к созданию в 1930-х годах теории рекурсивных функций [9]. Класс вычислимых функций был записан в образ, напоминающий построение некоторой аксиоматической теории на базе системы аксиом. Сначала были выбраны простейшие функции, вычисление которых очевидно. Затем были сформулированы правила операторы построения новых функций на основе уже существующих. Необходимый класс функций состоит из всех функций, которые можно получить из простейших применением операторов. Подобно тезису Тьюринга в теории вычислимых функций была выдвинута гипотеза, которая называется тезис Чёрча : Числовая функция тогда и только тогда алгоритмически исчисляется, когда она частично рекурсивна. Доказательство того, что класс вычислимых функций совпадает с исчисляемыми по Тьюрингу, происходит в два шага: сначала доказывают вычисление простейших функций на машине Тьюринга, а затем — вычисление функций, полученных в результате применения операторов. Таким образом, неформально алгоритм можно определить как четкую систему инструкций, определяющих дискретный детерминированный процесс, который ведёт от начальных данных на входе к искомому результату на выходе , если он существует, за конечное число шагов; если искомого результата не существует, алгоритм или никогда не завершает работу, либо заходит в тупик. Основная статья: Нормальный алгоритм Нормальный алгоритм алгорифм в авторском написании Маркова — это система последовательных применений подстановок, которые реализуют определённые процедуры получения новых слов из базовых, построенных из символов некоторого алфавита. Как и машина Тьюринга, нормальные алгоритмы не выполняют самих вычислений: они лишь выполняют преобразование слов путём замены букв по заданным правилам [10]. Нормально вычислимой называют функцию, которую можно реализовать нормальным алгоритмом. То есть алгоритмом, который каждое слово из множества допустимых данных функции превращает в её начальные значения [11].. Создатель теории нормальных алгоритмов А. Марков выдвинул гипотезу, которая получила название принцип нормализации Маркова: Для нахождения значений функции, заданной в некотором алфавите, тогда и только тогда существует некоторый алгоритм, когда функция нормально исчисляемая. Подобно тезисам Тьюринга и Черча, принцип нормализации Маркова не может быть доказан математическими средствами. Стохастические алгоритмы[ править править код ] Однако приведённое выше формальное определение алгоритма в некоторых случаях может быть слишком строгим. Иногда возникает потребность в использовании случайных величин [12]. Алгоритм, работа которого определяется не только исходными данными, но и значениями, полученными из генератора случайных чисел , называют стохастическим или рандомизированным, от англ. Стохастические алгоритмы часто бывают эффективнее детерминированных, а в отдельных случаях — единственным способом решить задачу [12]. На практике вместо генератора случайных чисел используют генератор псевдослучайных чисел. Однако следует отличать стохастические алгоритмы и методы, которые дают с высокой вероятностью правильный результат. В отличие от метода , алгоритм даёт корректные результаты даже после продолжительной работы. Некоторые исследователи допускают возможность того, что стохастический алгоритм даст с некоторой заранее известной вероятностью неправильный результат. Тогда стохастические алгоритмы можно разделить на два типа [14] : алгоритмы типа Лас-Вегас всегда дают корректный результат, но время их работы не определено. Для некоторых задач названные выше формализации могут затруднять поиск решений и осуществление исследований.
Формы записи алгоритмов
Наибольшей наглядностью обладают следующие формы записи алгоритмов: а) словесные. 11 ответов - 0 раз оказано помощи. Наибольшей наглядностью обладают4. графические. Наибольшей наглядностью обладают такие формы записи алгоритмов. Наибольшей наглядностью обладают следующие формы записи алгоритмов: а) словесные. Наибольшей наглядностью обладают формы записи алгоритмов. Сравнение форм записи алгоритмов.
Смотрите также
- Информатика
- Тест с ответами на тему: “Основы алгоритмизации”
- решение вопроса
- Формы представления алгоритмов
- Ответы на вопрос
Как называется свойство алгоритма. Основные свойства алгоритма
Наибольшей наглядностью обладают4. графические. Эта форма записи алгоритмов широко используется для представления различных учебных алгоритмов. Наибольшей наглядностью обладают следующие формы записи алгоритмов: а) словесные.
Информация
Словесный способ Словесное описание алгоритма предполагает наличие некого словесного перечня действий. Полученное значение Z следует возвести в куб и вычислить корень». Можно представить ситуацию туристического посещения незнакомого города. Когда вы спрашиваете, как пройти в интересующее место, вам объясняют, что надо через 100 метров повернуть направо, потом пройти прямо, пока не увидите перед собой здание кинотеатра, далее потребуется перейти дорогу, повернуть налево и не сворачивая идти до нужного объекта. Все эти примеры можно назвать словесным способом представления. У такого способа есть недостаток: отсутствие наглядности выполнения процесса и чёткой формализации объектов алгоритма. Формульно-словесный способ При использовании формульно-словесного способа инструкции задаются более чётко. Этот тот случай, когда словесные пояснения сопровождаются перечнем конкретных действий, плюс эти пояснения характеризуются наличием формальных символов и выражений формул. Это более компактный и лаконичный метод, он нагляднее, но всё же строго формальным не является. Табличный способ В случае применения табличного метода алгоритм задаётся в виде входных данных: расчётных форм и таблиц.
Пользовался словом алгоритм и Леонард Эйлер , одна из работ которого так и называется — «Использование нового алгоритма для решения проблемы Пелля» De usu novi algorithmi in problemate Pelliano solvendo. Мы видим, что понимание Эйлером алгоритма как синонима способа решения задачи уже очень близко к современному. Однако потребовалось ещё почти два столетия, чтобы все старинные значения слова вышли из употребления. Этот процесс можно проследить на примере проникновения слова «алгоритм» в русский язык. Историки датируют 1691 годом один из списков древнерусского учебника арифметики, известного как «Счётная мудрость». Это сочинение известно во многих вариантах самые ранние из них почти на сто лет старше и восходит к ещё более древним рукописям XVI веке По ним можно проследить, как знание арабских цифр и правил действий с ними постепенно распространялось на Руси. Полное название этого учебника — «Сия книга, глаголемая по-еллински и по-гречески арифметика, а по-немецки алгоризма, а по-русски цифирная счётная мудрость». Таким образом, слово «алгоритм» понималось первыми русскими математиками так же, как и в Западной Европе. Однако его не было ни в знаменитом словаре В. Даля , ни спустя сто лет в «Толковом словаре русского языка» под редакцией Д. Ушакова 1935 г. Зато слово «алгорифм» можно найти и в популярном дореволюционном Энциклопедическом словаре братьев Гранат , и в первом издании Большой советской энциклопедии БСЭ , изданном в 1926 г. И там, и там оно трактуется одинаково: как правило, по которому выполняется то или иное из четырёх арифметических действий в десятичной системе счисления. Однако к началу XX в. Алгоритмы становились предметом всё более пристального внимания учёных, и постепенно это понятие заняло одно из центральных мест в современной математике. Что же касается людей, от математики далёких, то к началу сороковых годов это слово они могли услышать разве что во время учёбы в школе, в сочетании «алгоритм Евклида». Несмотря на это, алгоритм всё ещё воспринимался как термин сугубо специальный, что подтверждается отсутствием соответствующих статей в менее объёмных изданиях. В частности, его нет даже в десятитомной Малой советской энциклопедии 1957 г. Но зато спустя десять лет, в третьем издании Большой советской энциклопедии 1969 год алгоритм уже характеризуется как одна из основных категорий математики, «не обладающих формальным определением в терминах более простых понятий, и абстрагируемых непосредственно из опыта». Как мы видим, отличие даже от трактовки первым изданием БСЭ разительное! За сорок лет алгоритм превратился в одно из ключевых понятий математики, и признанием этого стало включение слова уже не в энциклопедии, а в словари. Например, оно присутствует в академическом «Словаре русского языка» 1981 г. Одновременно с развитием понятия алгоритма постепенно происходила и его экспансия из чистой математики в другие сферы. И начало ей положило появление компьютеров, благодаря которому слово «алгоритм» вошло в 1985 году во все школьные учебники информатики и обрело новую жизнь. Вообще можно сказать, что его сегодняшняя известность напрямую связана со степенью распространения компьютеров. Например, в третьем томе «Детской энциклопедии» 1959 г. Соответственно и алгоритмы ни разу не упоминаются на её страницах. Но уже в начале 70-х гг. Это чутко фиксируют энциклопедические издания. В « Энциклопедии кибернетики » 1974 год в статье «Алгоритм» он уже связывается с реализацией на вычислительных машинах, а в «Советской военной энциклопедии» 1976 г. За последние полтора-два десятилетия компьютер стал неотъемлемым атрибутом нашей жизни, компьютерная лексика становится всё более привычной. Слово «алгоритм» в наши дни известно, вероятно, каждому. Оно уверенно шагнуло даже в разговорную речь, и сегодня мы нередко встречаем в газетах и слышим в выступлениях политиков выражения вроде «алгоритм поведения», «алгоритм успеха» или даже «алгоритм предательства». Академик Н. Моисеев назвал свою книгу «Алгоритмы развития», а известный врач Н. Амосов — «Алгоритм здоровья» и «Алгоритмы разума». А это означает, что слово живёт, обогащаясь всё новыми значениями и смысловыми оттенками. Свойства алгоритмов[ править править код ] Различные определения алгоритма в явной или неявной форме содержат следующий ряд общих требований: Дискретность — алгоритм должен представлять процесс решения задачи как упорядоченное выполнение некоторых простых шагов. При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется конечный отрезок времени, то есть преобразование исходных данных в результат осуществляется во времени дискретно. Детерминированность определённость. В каждый момент времени следующий шаг работы однозначно определяется состоянием системы. Таким образом, алгоритм выдаёт один и тот же результат ответ для одних и тех же исходных данных. В современной трактовке у разных реализаций одного и того же алгоритма должен быть изоморфный граф.
Словесный способ Словесное описание алгоритма предполагает наличие некого словесного перечня действий. Полученное значение Z следует возвести в куб и вычислить корень». Можно представить ситуацию туристического посещения незнакомого города. Когда вы спрашиваете, как пройти в интересующее место, вам объясняют, что надо через 100 метров повернуть направо, потом пройти прямо, пока не увидите перед собой здание кинотеатра, далее потребуется перейти дорогу, повернуть налево и не сворачивая идти до нужного объекта. Все эти примеры можно назвать словесным способом представления. У такого способа есть недостаток: отсутствие наглядности выполнения процесса и чёткой формализации объектов алгоритма. Формульно-словесный способ При использовании формульно-словесного способа инструкции задаются более чётко. Этот тот случай, когда словесные пояснения сопровождаются перечнем конкретных действий, плюс эти пояснения характеризуются наличием формальных символов и выражений формул. Это более компактный и лаконичный метод, он нагляднее, но всё же строго формальным не является. Табличный способ В случае применения табличного метода алгоритм задаётся в виде входных данных: расчётных форм и таблиц.
Составьте для Вычислителя содержащий не более 4 команд алгоритм получения из числа 2 числа 30. В ответе запишите номера команд. Сначала вычисляется длина исходной цепочки символов; если она чётна, то удаляется первый символ цепочки, а если нечётна, то в конец цепочки добавляется символ М. В полученной цепочке символов каждая буква заменяется буквой, следующей за ней в русском алфавите А — на Б, Б — на В и т.
Остались вопросы?
2 величины значения которых меняются в процессе исполнения алгоритма называются а. постоянными б. константами в. переменными ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА. Добавить в избранное 0. Вопрос пользователя. Наибольшей наглядностью обладает следующая форма записи алгоритмов: Ответ эксперта. Наибольшей наглядностью обладают4. графические. 3. Наибольшей наглядностью обладают формы записи алгоритмов. У такого способа есть недостаток: отсутствие наглядности выполнения процесса и чёткой формализации объектов алгоритма. В качестве примера словесного способа записи алгоритма рассмотрим алгоритм нахождения площади прямоугольника.
Исполнители алгоритмов
- Способы представления алгоритмов | OTUS. Онлайн-образование | Дзен
- Урок 4: Основы алгоритмизации -
- Какая форма записи алгоритмов обладает наибольшей наглядностью? - Ответ найден!
- Как называется свойство алгоритма. Основные свойства алгоритма
- Формы представления алгоритмов
- Тест по информатике Основы алгоритмизации 8 класс