Примеры построения алгоритмов и их реализации на компьютере кратко

Обновлено: 04.07.2024

Цели занятия: Усвоить понятия: алгоритм как фундаментальное понятие информатики, свойства алгоритмов, основные типы алгоритмов, изучить способы представления алгоритмов , научиться составлять алгоритмы в виде блок – схем, псевдокодов и на языке Паскаль .

Оборудование, программное обеспечение: ПК, ОС Windows

Методические рекомендации

Алгоритм — точное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Основные свойства алгоритмов следующие:

Понятность для исполнителя — т.е. исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять.

Дискpетность (прерывность, раздельность) — т.е. алгоpитм должен пpедставлять пpоцесс pешения задачи как последовательное выполнение пpостых (или pанее опpеделенных) шагов (этапов).

Опpеделенность — т.е. каждое пpавило алгоpитма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для пpоизвола. Благодаpя этому свойству выполнение алгоpитма носит механический хаpактеp и не тpебует никаких дополнительных указаний или сведений о pешаемой задаче.

Pезультативность (или конечность). Это свойство состоит в том, что алгоpитм должен пpиводить к pешению задачи за конечное число шагов.

Массовость. Это означает, что алгоpитм pешения задачи pазpабатывается в общем виде, т.е. он должен быть пpименим для некотоpого класса задач, pазличающихся лишь исходными данными. Пpи этом исходные данные могут выбиpаться из некотоpой области, котоpая называется областью пpименимости алгоpитма.

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

- словесная (записи на естественном языке);

- графическая (изображения из графических символов);

- псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.);

- программная (тексты на языках программирования).

Решение любой задачи на ЭВМ можно разбить на следующие этапы: разработка алгоритма решения задачи, составление программы решения задачи на алгоритмическом языке, ввод программы в ЭВМ, отладка программы (исправление ошибок), выполнение программы на ПК, анализ полученных результатов.

Первый этап решения задачи состоит в разработке алгоритма.

Алгоритм может быть описан одним из трех способов:

· словесным (пример в начале раздела);

· графическим (виде специальной блок-схемы);

· с помощью специальных языков программирования.

Графическая форма записи, называемая также схемой алгоритма, представляет собой изображение алгоритма в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. Графическая запись является более компактной и наглядной по сравнению со словесной. В схеме алгоритма каждому типу действий соответствует геометрическая фигура. Фигуры соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий.

Графическая форма записи, называемая также структурной схемой или блок-схемой алгоритма, представляет собой изображение алгоритма в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

В дальнейшем мы будем использовать блок-схемы алгоритмов. Они позволяют представить алгоритмы в более наглядном виде, это дает возможность анализировать их работу, искать ошибки в их реализации и т.д. В блок-схемах всегда есть начало и конец, обозначаемые эллипсами, между ними - последовательность шагов алгоритма, соединенных стрелками.

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

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

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

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

Блок-схема – распространенный тип схем, описывающий алгоритмы или процессы, изображая шаги в виде блоков различной формы, соединенных между собой стрелками.

1. Линейный алгоритм – это такой алгоритм, в котором все операции выполняются последовательно одна за другой.

2. Алгоритмы разветвленной структуры применяются, когда в зависимости от некоторого условия необходимо выполнить либо одно, либо другое действие.

3. Алгоритмы циклической структуры .

Циклом называют повторение одних и тех же действий (шагов). Последовательность действий, которые повторяются в цикле, называют телом цикла.

Циклические алгоритмы подразделяют на алгоритмы с предусловием, постусловием и алгоритмы с конечным числом повторов. В алгоритмах с предусловием сначала выполняется проверка условия окончания цикла и затем, в зависимости от результата проверки, выполняется (или не выполняется) так называемое тело цикла.

Линейный алгоритм – это алгоритм, в котором блоки выполняются последовательно сверху вниз от начала до конца.

На рисунке приведен пример блок-схемы линейного алгоритма вычисления периметра Р и площади S квадрата со стороной длины A.

Пример записи алгоритма в виде блок-схемы, псевдокодов и на языке Паскаль Вычислить среднее геометрическое чисел а и b .

Содержание работы:

Задание №1. Построить линейный алгоритм вычисления площади прямоугольника S=a · b. Записать алгоритмы в виде блок-схемы, в виде псевдокодов на алгоритмическом языке , а также на языке Паскаль.

Задание №2. Построить линейный алгоритм вычисления значения У по формуле

У=(7Х+4)(2Х-2) при Х=3.Составьте алгоритм самостоятельно, выделяя каждое действие как отдельный шаг. Записать алгоритмы в виде блок-схемы, в виде псевдокодов на алгоритмическом языке , а также на языке Паскаль.

Сделайте вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы:

2. В чем состоит особенность описания алгоритмов с помощью структурной схемы и конструкций алгоритмического языка?

3. Перечислите типовые алгоритмические конструкции и объясните их назначение.

1. Информатика и ИКТ: учебник для начального и среднего профессионального образования. Цветкова Н.С., Великович Л.С. – Академия, 2011 г.

2. Информатика и ИКТ. Практикум для профессий и специальностей технического и социально-экономического профилей. Н. Е. Астафьева, С. А. Гаврилова, под ред. М.С. Цветковой, Академия, 2012г.

1. Реализация алгоритмов на компьютере Программирование – основные понятия Программирование направлено на реализацию алгоритмов на компьютере. Алгоритм - это последовательность команд, предназначенная исполнителю, в результате выполнения которой он должен решить поставленную задачу. Пример: написать на доске что-то Запись алгоритма на формальном языке называется программой. Основополагающий принцип программирования - совместное хранение команд и данных в памяти компьютера (Архитектура фон Неймана)

Реализация алгоритмов на компьютере Выполнение двухадресной команды Компьютер построен из следующих составных частей: • процессор - производит все вычисления и отдает команды всем остальным компонентам компьютера; • оперативная память (RAM - Random Access Memory) хранит как программу, так и данные (т. е. значения переменных). • канал связи (шина) - это канал передачи команд и данных между всеми составными частями компьютера. • внешние устройства подключаются к шине компьютера. Выполнение двухадресной команды на машине традиционной архитектуры: 1. Запросить команду по адресу 3 2. Команда КО 1 О 2 К — код операции, O 1 и O 2 — адреса данных 3. Запрос данных 4. Выполнение команды Разместить по адресу 10 h число 12 h e 10 12

Реализация алгоритмов на компьютере Процессор - большая микросхема, содержащая внутри себя сотни тысяч или даже миллионы элементов. Любой процессор имеет устройство, выполняющее команды, и собственную внутреннюю память, реализованную внутри микросхемы процессора. Она называется регистрами процессора. Имеется следующие типы регистров: • общие регистры хранят целые числа или адреса. Размер общего регистра совпадает с размером машинного слова и в 32 -разрядной архитектуре равен четырем байтам; • регистр PC, что означает Program Counter, по-русски его называют счетчиком команд; • регистр SP — Stack Pointer, т. е. указатель стека. • регистр флагов содержит биты, которые устанавливаются в единицу или в ноль в зависимости от результата выполнения последней команды; • плавающие регистры содержат вещественные числа. В простых процессорах аппаратная поддержка арифметики вещественных чисел может отсутствовать. В этом случае плавающих регистров нет, а операции с вещественными числами реализуются программным путем.

Реализация алгоритмов на компьютере Алгоритм работы процессора выглядит следующим образом: цикл до бесконечности выполнять | прочесть команду с адресом PC из оперативной памяти; | увеличить содержимое PC на длину прочитанной команды; | выполнить прочитанную команду (если надо, прочесть данные); конец цикла

Реализация алгоритмов на компьютере Память (логическое устройство) Однородность памяти. Память машины рассматривается как вектор, состоящий из одинаковых ячеек, способных принимать (от процессора) любые значения. Значение в ячейке, с точки зрения процессора, является последовательностью битов фиксированной длины без каких бы то ни было ограничений. Линейная адресация. Ячейки памяти идентифицируются адресами: числами от нуля до максимально возможной для данной машины величины (обозначающей последнюю ячейку). Из однородности памяти следует, что команды и данные (перерабатываемые значения) располагаются в единой общей памяти и одинаково адресуются. Пассивность памяти. Ячейка памяти всегда содержит какое-то значение. Полученное ячейкой значение не может быть изменено иначе как при выполнении специальной команды процессора, предназначенной для этого действия, - команды засылки, или присваивания, значения. Изменяемая ячейка указывается своим адресом.

Реализация алгоритмов на компьютере Внешние устройства Наиболее распространенные внешние устройства - это жесткий диск, клавиатура, монитор, сетевая карта, модем и т. п. Ни одно из них не является обязательным. Но какие-то внешние устройства всегда присутствуют, поскольку через них осуществляется связь компьютера с внешним миром. Произвольный или последовательный доступ • ЗУ с произвольным доступом отличаются возможностью передать любые данные в любое время. Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ и винчестер — примеры такой памяти. • ЗУ с последовательным доступом, напротив, могут передавать данные только в определённой последовательности. Ленточная память и некоторые типы флэш-памяти имеют такой тип доступа. Блочный или файловый доступ. На винчестере, используются 2 типа доступа. Блочный доступ предполагает, что вся память разделена на блоки одинаковых размеров с произвольным доступом. Файловый доступ использует абстракции — папки с файлами, в которых и хранятся данные.

2. Типы данных и ассемблер Программирование в кодах, проблемы: 1. необходимо помнить коды команд 2. необходимо помнить адреса данных Результат: очень большая трудоемкость. Выход - разработка ассемблера: 1. определение типов данных и правил работы с ними(переменные) 2. определение мнемоники команд 3. определение названий переменных и косвенная адресация

Типы данных и ассемблер Целочисленные переменные Тип переменной определяется множеством значений, которое она может принимать. Кроме того, тип определяет операции, которые возможны с переменной. Например, с численными переменными возможны арифметические операции, с логическими - проверка, истинно или ложно значение переменной и т. п. Целочисленные переменные Двоичные данные : 0 b - 1111 b Шестнадцатиричные данные : 0 h - FFh Десятичные данные : 0 - 255 знаковый бит ==>11110110 = -10 00001010 = +10 Сложение и вычитание : 16 - 23 = -7 00010000 11101001 11111001

Типы данных и ассемблер Вещественные переменные Вещественное число r имеет вид: r = ± 2 e*m • знак числа - плюс или минус. Под знак числа отводится один бит в двоичном представлении, он располагается в старшем, т. е. знаковом разряде. • показатель степени e указывает степень двойки, на которую домножается число. Под e отводится фиксированное число двоичных разрядов, обычно восемь или одиннадцать • мантисса m представляет собой фиксированное количество разрядов двоичной записи вещественного числа в диапазоне от 1 до 2. Фактически двоичный код хранит только разряды дробной части мантиссы. Примеры: 1. 0 = +20*1. 0 0. 625 = +2 -1*1. 25 100. 0 = +26*1. 5625

Типы данных и ассемблер Символьные переменные и строки Символьные переменные ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Пример: 'ABC 123' - 41 h, 42 h, 43 h, 31 n, 32 h, 33 h Кодировки: Windows CP-1251, КОИ-8, Unicode и т. п. Логические переменные и выражения - "истина" или "ложь" (true и false). Сравнение величин: , int main(void)

Языки высокого уровня C -2 - Си имеет следующие важные особенности: • простую языковую базу, из которой вынесены в библиотеки многие существенные возможности, вроде математических функций или функций управления файлами; • ориентацию на процедурное программирование, обеспечивающую удобство применения структурного стиля программирования; • систему типов, предохраняющую от бессмысленных операций (слабая типизация - дополнительные возможности - байт может быть и char и integer); • непосредственный доступ к памяти компьютера через использование указателей (указатель - адрес в памяти, массив - непрерывная область памяти, локальные переменные - это переменные, в аппаратном стеке. Это обеспечивает с одной стороны, скорость работы, с другой, кошмарные ошибки); • минимальное число ключевых слов; • передачу параметров в функцию по значению, а не по ссылке (при этом передача по ссылке выполняется с помощью указателей);

Спасибо за внимание!!

Данный материал способствует систематизации знаний по алгоритмам и даёт представление об алгоритме обработки информации на примере машины Поста и алгоритмической машины Тьюринга.

Практическое занятие № 4

Примеры построения алгоритмов и их реализации на компьютере

Цель работы: систематизировать знания по алгоритмам и изучить их реализацию на компьютере

Оборудование: персональный компьютер, инструкция к работе

Систематизация знаний об алгоритмах

Примерные вопросы теста.

команд, понятных разработчику алгоритма

команд из системы команд исполнителя

операторов языка программирования

команд, понятных пользователю алгоритма

алгоритм предполагает самостоятельное действие исполнителя

алгоритм точно должен завершиться

каждая команда алгоритма определяет однозначное действие исполнителя

алгоритм даёт один и тот же результат независимо от исходных данных

алгоритм может исполнить масса исполнителей

в алгоритме используется масса переменных

алгоритм предназначен для решения конкретной задачи

алгоритм предназначен для решения некоторого класса задач, а не одной конкретной

алгоритм состоит из разных команд

все команды выполняются последовательно

каждая команда алгоритма выполняется отдельно от других

число шагов алгоритма равно числу команд

С точки зрения структурного программирования всякий алгоритм может быть составлен из следующих базовых структур

Следование, ветвление, цикл

Определите, какой из фрагментов не удовлетворяет свойству конечности алгоритма

Пока N0 повторять

Определите, какой из фрагментов алгоритма не удовлетворяет принципам структурного программирования

Познакомьтесь с устройством машины Поста, системой команд автомата. Машина Поста – это автоматическое устройство по обработке информации, имеющейся на информационной ленте (положение меток, головки автомата на ленте). Начальное состояние ленты - это исходные данный задачи, конечное – это результат.

В учебнике (стр. 147 10 кл. ч.1) в задаче 1 приведёна программа её решения на машине Поста. Проанализировать программу и ответить на вопрос: какую задачу решает данный алгоритм при исходном состоянии ленты, приведённом в задаче?

Составить блок-схему алгоритма к задаче 1 на стр. 147

На информационной ленте установлен массив из N меток. Головка автомата находится под крайней левой меткой. Составьте программу для машины Поста, которая удалит каждую вторую метку.

На информационной ленте справа от головки, стоящей под пустой клеткой, находится массив меток. Требуется присоединить к этому массиву справа одну метку. Реализуйте программу на учебной модели машины Поста. Протестируйте программу, при условии, что массив находится рядом с меткой или на расстоянии нескольких меток от неё.

На ленте расположен массив из N меток, головка находится под крайней левой меткой. Справа от массива находится метка. Нужно придвинуть эту метку к массиву. Головка должна стоять под крайней правой меткой массива.

На ленте расположен массив из N меток, расположенных через пробел. Головка находится под крайней левой меткой. Нужно сжать массив так, чтобы все метки шли подряд, без пробелов.

Что касается машины Поста, то роль фишек для неё будут играть метки на информационной ленте. Каково должно быть количество меток при данных условиях игры? Студенты должны понимать, что это число N=5*k+1, где k=1,2,3…

В учебнике приведена программа игры Баше (стр. 148 10 кл. ч.1), необходимо её набрать и разобрать алгоритм работы. Головка должна стоять под крайней левой меткой.

Конспект по информатике "Алгоритм. Свойства алгоритмов. Блок-схемы. Алгоритмические языки" для подготовки к контрольным, экзаменам и ГИА.

Алгоритм. Свойства алгоритмов.
Блок-схемы. Алгоритмические языки

Код ОГЭ: 1.3.1. Алгоритм, свойства алгоритмов, способы записи алгоритмов.
Блок-схемы. Представление о программировании

Понятие алгоритма является одним из основных понятий вычислительной математики и информатики.

■ Алгоритм — строго определенная последовательность действий для некоторого исполнителя, приводящая к поставленной цели или заданному результату за конечное число шагов.

Любой алгоритм составляется в расчете на конкретного исполнителя с учетом его возможностей. Исполнитель — субъект, способный исполнять некоторый набор команд. Совокупность команд, которые исполнитель может понять и выполнить, называется системой команд исполнителя.

Для выполнения алгоритма исполнителю недостаточно только самого алгоритма. Выполнить алгоритм — значит применить его к решению конкретной задачи, т. е. выполнить запланированные действия по отношению к определенным входным данным. Поэтому исполнителю необходимо иметь исходные (входные) данные — те, что задаются до начала алгоритма.

В результате выполнения алгоритма исполнитель должен получить искомый результат — выходные данные, которые исполнитель выдает как результат выполненной работы. В процессе работы исполнитель может создавать и использовать данные, не являющиеся выходными, — промежуточные данные.

Свойства алгоритмов

Алгоритм должен обладать определенными свойствами. Наиболее важные свойства алгоритмов:

Дискретность. Процесс решения задачи должен быть разбит на последовательность отдельных шагов — простых действий, которые выполняются одно за другим в определенном порядке. Каждый шаг называется командой (инструкцией). Только после завершения одной команды можно перейти к выполнению следующей.
Конечность. Исполнение алгоритма должно завершиться за конечное число шагов; при этом должен быть получен результат.
Понятность. Каждая команда алгоритма должна быть понятна исполнителю. Алгоритм должен содержать только те команды, которые входят в систему команд его исполнителя.
Определенность (детерминированность). Каждая команда алгоритма должна быть точно и однозначно определена. Также однозначно должно быть определено, какая команда будет выполняться на следующем шаге. Результат выполнения команды не должен зависеть ни от какой дополнительной информации. У исполнителя не должно быть возможности принять самостоятельное решение (т. е. он исполняет алгоритм формально, не вникая в его смысл). Благодаря этому любой исполнитель, имеющий необходимую систему команд, получит один и тот же результат на основании одних и тех же исходных данных, выполняя одну и ту же цепочку команд.
Массовость. Алгоритм предназначен для решения не одной конкретной задачи, а целого класса задач, который определяется диапазоном возможных входных данных.

Способы представления алгоритмов:

словесная запись (на естественном языке). Алгоритм записывается в виде последовательности пронумерованных команд, каждая из которых представляет собой произвольное изложение действия;
блок–схема (графическое изображение). Алгоритм представляется с помощью специальных значков (геометрических фигур) — блоков;
формальные алгоритмические языки. Для записи алгоритма используется специальная система обозначений (искусственный язык, называемый алгоритмическим);
псевдокод. Запись алгоритма на основе синтеза алгоритмического и обычного языков. Базовые структуры алгоритма записываются строго с помощью элементов некоторого базового алгоритмического языка.

Словесная запись алгоритма

Произвольное изложение этапов алгоритма на естественном языке имеет свои недостатки. Словесные описания строго не формализуемы, поэтому может быть нарушено свойство определенности алгоритма: исполнитель может неточно понять описание этапа алгоритма. Словесная запись достаточно многословна. Сложные задачи трудно представить в словесной форме.

■ Пример 1. Записать в словесной форме правило деления обыкновенных дробей.

Решение.
Шаг 1. Числитель первой дроби умножить на знаменатель второй дроби.
Шаг 2. Знаменатель первой дроби умножить на числитель второй дроби.
Шаг 3. Записать дробь, числителем которой являет результат выполнения шага 1, знаменателем — результат выполнения шага 2.

Описанный алгоритм применим к любым двум обыкновенным дробям. В результате его выполнения будут получены выходные данные — результат деления двух дробей (исходных данных).

Формальные исполнители алгоритма

Формальный исполнитель — это исполнитель, который выполняет все команды алгоритма строго в предписанной последовательности, не вникая в его смысл, не внося ничего в алгоритм и ничего не отбрасывая. Обычно под формальным исполнителем понимают технические устройства, автоматы, роботов и т. п. Компьютер можно считать формальным исполнителем.

Исполнитель может иметь свою среду (например, систему координат, клеточное поле и др.). Среда исполнителя — это совокупность объектов, над которыми он может выполнять определенные действия (команды), и связей между этими объектами. Алгоритмы в этой среде выполняются исполнителем по шагам.

■ Пример 2. Исполнитель Крот имеет следующую систему команд:

вперед k — продвижение на указанное число шагов вперед;
поворот s — поворот на s градусов по часовой стрелке;
повторить m [команда1 … командаN] — повторить m раз серию указанных команд.

Какой след оставит за собой исполнитель после выполнения следующей последовательности команд?

Повторить 5 [вперед 10 поворот 72]

Решение. Команда вынуждает исполнителя 5 раз повторить набор действий: пройти 10 шагов вперед и повернуть на 72° по часовой стрелке. Так как поворот происходит на один и тот же угол, то за весь путь исполнитель повернет на 5 х 72° = 360°. Поскольку все отрезки пути одинаковой длины и сумма внешних углов любого многоугольника составляет 360°, то в результате будет оставлен след в форме правильного пятиугольника со стороной в 10 шагов исполнителя.

Заметим, что если увеличить количество повторов серии команд, то исполнитель будет повторно передвигаться по тем же отрезкам (произойдет повторное движение по тому же пятиугольнику).

■ Пример 3. В системе команд предыдущего исполнителя Крот сформировать алгоритм вычерчивания пятиступенчатой лестницы (длина ступеньки — 10 шагов исполнителя).

Решение. За каждый шаг цикла должно происходить 4 действия: движение вперед на 10 шагов исполнителя, поворот на 90° по часовой стрелке, еще 10 шагов вперед и поворот на 90° против часовой стрелки (= 270° по часовой). В результате за один шаг цикла формируется ломаная из двух отрезков длиной 10 под прямым углом. За пять таких шагов сформируется 5–ступенчатая лестница (ломаная будет содержать 10 звеньев).

Повторить 5 [вперед 10 поворот 90 вперед 10 поворот 270]

Блок–схема

Блок–схема — наглядный способ представления алгоритма. Блок–схема отображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. Определенному типу действия соответствует определенная геометрическая фигура блока. Линии, соединяющие блоки, определяют очередность выполнения действий. По умолчанию блоки соединяются сверху вниз и слева направо. Если последовательность выполнения блоков должна быть иной, используются направленные линии (стрелки).

Основные элементы блок–схемы алгоритма:

Общий вид блок–схемы алгоритма:

■ Пример 4. Алгоритм целочисленных преобразований представлен в виде фрагмента блок–схемы. Знаком := в нем обозначен оператор присваивания некоторого значения указанной переменной. Запись X := 1 означает, что переменная Х принимает значение 1.

Определить результат работы алгоритма для исходных данных Х = 7, Y = 12.

Блок ввода данных определит исходные значения переменных Х и Y (7 и 12 соответственно).
В первом условном блоке осуществляется сравнение значений Х и Y. Поскольку условие, записанное в блоке, неверно (7 Алгоритмические языки

Алгоритмический язык — это искусственный язык (система обозначений), предназначенный для записи алгоритмов. Он позволяет представить алгоритм в виде текста, составленного по определенным правилам с использованием специальных служебных слов. Количество таких слов ограничено. Каждое служебное слово имеет точно определенный смысл, назначение и способ применения. При записи алгоритма служебные слова выделяют полужирным шрифтом или подчеркиванием.

В алгоритмическом языке используются формальные конструкции, но нет строгих синтаксических правил для записи команд. Различные алгоритмические языки различаются набором служебных слов и формой записи основных конструкций.

Алгоритмический язык, конструкции которого однозначно преобразуются в команды для компьютера, называется языком программирования. Текст алгоритма, записанный на языке программирования, называется программой.

Псевдокод

Псевдокод занимает промежуточное положение между естественным языком и языками программирования. Пример псевдокода — учебный алгоритмический язык. Алфавит учебного алгоритмического языка является открытым. Существенным достоинством этого языка является то, что его служебные слова, конструкции и правила записи алгоритма весьма схожи с теми, что применяются в распространенных языках программирования. Благодаря этому учебный алгоритмический язык позволяет легче освоить основы программирования.

Служебные слова учебного алгоритмического языка:

Стандартная структура алгоритма

Представление алгоритма на алгоритмическом языке (в том числе и языке программирования) состоит из двух частей. Первая часть — заголовок — задает название алгоритма и включает описание переменных, которые используются в нем. Вторая часть — тело алгоритма — содержит последовательность команд алгоритма.

Общий вид записи алгоритма на учебном алгоритмическом языке:

В начале заголовка записывается служебное слово алг, после чего указывается имя алгоритма. Описание переменных, являющихся аргументами алгоритма и его результатами, приводится после названия в круглых скобках.

В следующих строках конкретизируют, какие именно переменные являются аргументами алгоритма (входными данными), а какие — его результатами (выходными данными). Для этого после служебного слова арг приводится список имен переменных–аргументов; в следующей строке после служебного слова рез приводится список имен переменных–результатов.

Между служебными словами нач и кон размещается тело алгоритма — конечная последовательность команд, выполнение которых предписывает алгоритм. Команды алгоритма записывают одну за одной в отдельных строках. В случае необходимости можно записать две или более команд в одной строке, тогда соседние команды разделяют точкой с запятой. Если в алгоритме применяются промежуточные переменные, их описание приводят в начальной строке тела алгоритма рядом со словом нач.

Примеры заголовков алгоритмов:

В первом примере алгоритм имеет название Объем_шара, один вещественный аргумент Радиус и один вещественный результат Объем. Во втором примере алгоритм под названием Choice имеет три аргумента — целые M и N и логический b, а также два результата — вещественные Var1 и Var2.

Пример алгоритма вычисления гипотенузы прямоугольного треугольника:

На вход алгоритму даются два вещественных аргумента a и b (величины катетов), результатом является вещественная переменная с (гипотенуза). Для ее расчета используется функция вычисления квадратного корня sqrt.

Описание величин и действия над ними

При описании алгоритма необходимо указать названия (обозначения) всех величин, которые будут в нем найдены или использованы.

При представлении алгоритма решения в виде блок–схемы выбранные обозначения величин приводятся отдельно от блок–схемы (как объяснение к ней). Если алгоритм представлен на языке программирования, то характеристика обрабатываемых величин включается в программу. Учебный алгоритмический язык также предусматривает описание величин, используемых в алгоритме.

Все величины в алгоритме разделяют на постоянные (константы) и переменные. Константа не может изменять свои значения в процессе работы алгоритма. Переменная может приобретать различные значения, которые сохраняются до тех пор, пока она не получит новое значение. Переменным величинам назначают имена. Таким образом, переменная — это именуемая величина, которая в процессе выполнения алгоритма может приобретать и хранить различные значения.

В алгоритмическом языке не существует специальных правил именования переменных. Однако их названия не должны совпадать со служебными словами алгоритмического языка. Во многих языках программирования для имен можно использовать только латинские буквы, цифры, знак подчеркивания. Имена обязательно должны начинаться с буквы, при этом строчные и прописные буквы в именах не различаются. В одном алгоритме не могут существовать разные объекты с одинаковыми именами. Все имена являются уникальными. Имена переменных и констант стараются выбирать так, чтобы они напоминали их смысл. Например, имена переменных и констант: S, p12, result, итог.

При представлении алгоритма на алгоритмическом языке именуются не только величины, но и сам алгоритм, и другие объекты. Имя алгоритма выбирают так же, как и имена переменных.

Величина — переменная, с которой связывается определенное множество значений. Этой величине присваивается имя (в языках программирования его называют идентификатор).

Значение — то, чему равна переменная в конкретный момент. Значение переменной можно задать двумя способами: присваиванием и с помощью процедуры ввода.

Тип переменной определяет диапазон всех значений, которые может принимать данная переменная, и допустимые для нее операции. Существует несколько предопределенных типов переменных. К стандартным типам относятся числовые, литерные и логические типы.

Числовой тип предназначен для обработки числовых данных. Различают целый и вещественный числовые типы. Целый тип в учебном алгоритмическом языке обозначается служебным словом цел, к нему относятся целые числа некоторого определенного диапазона. Они не могут иметь дробной части, даже нулевой. Число 123,0 является не целым, а вещественным числом. Вещественные величины относятся к вещественному типу данных и обозначаются в учебном алгоритмическом языке служебным словом вещ. Такие величины могут отображаться двумя способами: в форме с фиксированной запятой (например, 0,0511 или –712,3456) и с плавающей запятой (те же примеры: 5,11*10 -2 и –7,123456*10 2 ).

Над числовыми данными можно выполнять арифметические операции и операции сравнения.

Над целыми числами можно также выполнять две операции целочисленного деления div и mod. Операция div обозначает деление с точностью до целых чисел (остаток от деления игнорируется). Операция mod позволяет узнать остаток при делении с точностью до целых чисел. Например, результатом операции 100 div 9 будет число 11, а результатом 100 mod 9 — число 1.

Учебный алгоритмический язык использует следующие команды для реализации алгоритма:

ОПЕРАЦИЯ ПРИСВАИВАНИЯ

Вычисления в операторе присваивания выполняются справа налево: сначала необходимо вычислить значение выражения справа от знака присваивания. Поэтому допустимы конструкции вида H := Н + 10. В этом случае сначала будет вычислено выражение в правой части (12 + 10), а его результат будет присвоен в качестве нового значения переменной Н (значение 22).

Для оператора присваивания обязательно должны быть определены значения всех переменных в его правой части. Кроме того, типы данных в левой и правой части должны соответствовать друг другу.

ВВОД И ВЫВОД ДАННЫХ

При записи алгоритма с помощью блок–схемы ввод и вывод данных отображаются с помощью блоков ввода/вывода (параллелограммов). При этом только указывается перечень данных для ввода или вывода, а сам процесс не детализируется.

Описание алгоритма средствами псевдокода может вовсе не предусматривать команды ввода или вывода данных. В заголовке алгоритма указывается, какие данные являются аргументами, какие — результатами работы алгоритма. Считается, что аргументы будут предоставлены до выполнения алгоритма, результаты будут выведены после его выполнения, и описывается лишь процесс превращения аргументов в результаты.

В записи алгоритма с помощью учебного алгоритмического языка для операций ввода/вывода используются команды ввод и вывод. После этих служебных слов указывается список ввода или вывода. Элементы этих списков перечисляются через запятую.

Список ввода может содержать только имена переменных. После выполнения команды ввод алгоритм получит значения перечисленных в списке переменных.

Список вывода может содержать имена переменных, константы и выражения. Если в списке вывода указано имя переменной, будет выведено ее значение. Если список вывода содержит выражение, будет выведен результат его вычисления. Текстовые константы следует записывать в списке вывода в кавычках (выводиться они будут без кавычек).

Если при выполнении алгоритма ввести значения 20 и 10, то переменная v примет значение 20, а переменная t — значение 10. По окончании работы алгоритма будет выведен результат:

Путь 200 м

Тот же результат был бы получен, если бы изменить строку вывода на

Читайте также: