Алгоритмическая конструкция следование реферат

Обновлено: 07.07.2024

Внутри алгоритмов можно выделить группы шагов, отличающиеся внутренней структурой – алгоритмические конструкции.

Основными алгоритмическими конструкциями являются линейная последовательность шагов, ветвление и цикл.

Линейная последовательность шагов

Группа шагов алгоритма, всегда выполняемых последовательно друг за другом без каких-либо условий, называется линейной последовательностью. Если весь алгоритм представляет собой линейную последовательность шагов, то его называют линейным.

На рисунке изображена блок-схема линейного алгоритма, состоящего из двух шагов.

Язык блок-схем Алгоритмический язык
нач действие 1 действие 2… кон

Пример программы на языке программирования Pascal

Program ploshad;
var a,b,s:word;
begin
write('a=');
read (a);
write ('b=');
read (b);
s:=a*b;
writeln ('площадь прямоугольника', s);
end.

Ветвление представляет собой алгоритмическую конструкцию, в которой выполнение того или иного шага зависит от истинности условия.

На рисунке приведена блок-схема ветвления

Язык блок-схем Алгоритмический язык
еслиусловие тодействия 1 иначедействия 2 все

Если условие истинно, то будет выполнено только действие1, в противном случае будет выполнено только действие2.

В языках программирования высокого уровня ветвление обычно реализуется с помощью оператора (команды) IF. (См. оператор If в Паскале, оператор If в языке Basic.)

Пример программы на языке программирования Pascal

Program maximal;
var a,b,c,d:word;
begin
write ('a,b,c'');
read (a,b,c);
if a>b then d:=a
else d:=b;
if c>d tnen d:=c then
writeln ('наибольшее',d);
end.

Цикл представляет собой алгоритмическую конструкцию, в которой многократно выполняется одна и та же последовательность шагов, называемая телом цикла. Каждое однократное исполнение тела цикла называется итерацией. Если тело цикла было выполнено N раз, говорят, что было произведено N итераций.

Для того, чтобы определить момент прекращения выполнения тела цикла, используется условие цикла. Если при истинности условия цикл продолжается, то такое условие называется условием продолжения цикла. Иными словами, цикл продолжается, пока условие цикла истинно.

Если при истинности условия цикл завершается, то такое условие называется условием завершения цикла. В этом случае цикл продолжается до тех пор, пока условие цикла не станет истинным.

Различают циклы с проверкой условия перед выполнением очередной итерации и циклы с проверкой условия после выполнения очередной итерации. Первые называются циклами с предусловием, вторые – с постусловием.

Блок-схема цикла с предусловием продолжения Блок-схема цикла с постусловием завершения

Тело цикла с постусловием всегда выполнится хотя бы один раз.

Цикл типа Пока Цикл типа Для
нц покаусловие тело цикла (последовательность действий) кц нц дляi отi1 доi2 тело цикла (последовательность действий) кц

В языках программирования высокого уровня существуют различные операторы циклов (см. циклы в Паскале, циклы в Basic), в том числе реализующие циклы с заранее заданным количеством итераций, так называемые циклы со счетчиком.

Цикл со счетчиком состоит из заголовка и тела цикла. В заголовке указывается начальное и конечное значение счетчика. На каждой итерации значение счетчика автоматически увеличивается. Цикл завершается, когда счетчик достигнет конечного значения. Фактически, цикл со счетчиком представляет собой разновидность цикла с предусловием продолжения, заключающемся в том, что значение счетчика находится в заданных границах.

Алгоритм.

Алгоритм - это точная последовательность предписаний, исполнение которых позволяет посредством конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными

Свойства алгоритма.

При составлении и записи алгоритма необходимо обеспечить, чтобы он обладал рядом свойств.

Однозначность алгоритма, под которой понимается единственность толкования исполнителем правила построения действий и порядок их выполнения. Чтобы алгоритм обладал этим свойством, он должен быть записан командами из системы команд исполнителя.

Конечность алгоритма – обязательность завершения каждого из действий, составляющих алгоритм, и завершимость выполнения алгоритма в целом.

Результативность алгоритма, предполагающая, что выполнение алгоритма должно завершиться получением определённых результатов.

Массовость, т. е. возможность применения данного алгоритма для решения целого класса задач, отвечающих общей постановке задачи. Для того чтобы алгоритм обладал свойством массовости, следует составлять алгоритм, используя обозначения величин и избегая конкретных значений.

Правильность алгоритма, под которой понимается способность алгоритма давать правильные результаты решения поставленных задач.

Эффективность – для решения задачи должны использоваться ограниченные ресурсы компьютера (процессорное время, объём оперативной памяти и т. д.).

Способы записи алгоритмов:

На практике наиболее распространены следующие способы представления алгоритмов:

· Словесно-формульный способ (запись на естественном языке);

Словесно-формульный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

Например . Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел (алгоритм Эвклида).

Алгоритм может быть следующим:

1. задать два числа;

2. если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;

3. определить большее из чисел;

4. заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

5. повторить алгоритм с шага 2.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания:

- строго не формализуемы;

- страдают многословностью записей;

- допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

· Графический способ (с использованием графических примитивов, блок-схем);

Для разработки структуры программы удобнее пользоваться записью алгоритма в виде блок-схемы (в англоязычной литературе используется термин flow-chart). Для изображения основных алгоритмических структур и блоков на блок-схемах используют специальные графические символы. Они приведены на рисунке:


Начало/конец алгоритма



Начало (заголовок) цикла



Ввод/Вывод данных

· 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.);

Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов.

Псевдокод занимает промежуточное место между естественным и формальным языками. С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой строны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.

В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя.

Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются.

Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

Примером псевдокода является школьный алгоритмический язык в русской нотации (школьный АЯ), описанный в учебнике А.Г. Кушниренко и др. "Основы информатики и вычислительной техники", 1991. Этот язык в дальнейшем мы будем называть просто "алгоритмический язык".

Пример записи алгоритма на школьном АЯ:

алг Сумма квадратов (арг цел n, рез цел S)

дано | n > 0

надо | S = 1*1 + 2*2 + 3*3 + . + n*n

нц для i от 1 до n

вывод "S Вывод чисел:"
PRINT 23.4
PRINT-10.2
PRINT
PRINT
PRINT "Вычислим (10+4) - 4*(2-3'^2)"
PRINT (10 + 4)-4* (2-3^2)
PRINT
PRINT "В заключение объединим отдельные"
PRINT
PRINT "слова в текст:"
PRINT "Сегодня" + " " + "хорошая" + " погода"
'Конец программы

Основные алгоритмические конструкции:

Линейный алгоритм.


Рис.1 Блок-схема линейного алгоритма.

В математике к линейным алгоритмам относятся алгоритмы, представленные формулами. Они наиболее просты для программирования. Заметим, что естественный способ кодировки формул делает программу легкочитаемой, но нередко приводит к лишним вычислениям, поэтому, чтобы избежать повторных вычислений и сократить общее количество операций выполняйте тождественные преобразования выражений. С другой стороны, надо знать, что не всегда следует осуществлять оптимизацию, поскольку она является не правилом, а исключением. Этому есть три причины, главная из которых состоит в том, что оптимизация ухудшает наглядность программ, вторая - выгоды от оптимизации должны быть существенными и третья - современные системы, как правило, имеют удовлетворительные оптимизирующие компиляторы.

Основные алгоритмические конструкции:

Ветвящийся алгоритм.

При исполнении алгоритмов приходится не только находить значения величин, но и анализировать их свойства, сравнивать их друг с другом и в зависимости от результата сравнения выбирать ту или иную ветвь алгоритма. Алгоритмы, имеющие несколько ветвей, называются нелинейными. К таким относятся разветвляющиеся и циклические алгоритмы. Для их записи применяются составные команды.

Базовая структура "ветвление". Определяет выполнение действий в зависимости от выполнения условия. Каждый из путей ведет к общему выходу, так что работа алгоритма будет продолжаться независимо от того, какой путь будет выбран.

Алгоритм - это точная последовательность предписаний, исполнение которых позволяет посредством конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными.
Тема актуальна, так как в любой среде программирования реализуются основные алгоритмические конструкции, развивающий алгоритмический стиль мышления, важность которого отмечена многими учёными. Ими подчёркивалась необходимость разработки алгоритмов.
Цель данного курсового проекта заключается в изучении основных алгоритмических конструкций и описании разработки программы в среде Delphi.

Содержание работы

Введение 3
1. Основные алгоритмические конструкции: 6
1.1 Циклический алгоритм. 6
1.2 Линейный алгоритм. 14
1.3 Разветвляющийся алгоритм. 14
2. Разработка программы в среде Delphi, показывающая информацию об учениках 16
2.1 Постановка задачи 16
2.2 Блок-схема 16
2.3 Программный код 17
2.4 Результаты работы 18
Выводы и предложения: 20
Список используемой литературы: 20

Содержимое работы - 1 файл

курсовой проект_ языки прогр..docx

Министерство сельского хозяйства

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ АГРОЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Выполнила: студентка Г-3-1а

Проверила: ст. преподаватель

Содержание

1. Основные алгоритмические конструкции: 6

1.1 Циклический алгоритм. 6

1.2 Линейный алгоритм. 14

1.3 Разветвляющийся алгоритм. 14

2. Разработка программы в среде Delphi, показывающая информацию об учениках 16

2.1 Постановка задачи 16

2.2 Блок-схема 16

2.3 Программный код 17

2.4 Результаты работы 18

Выводы и предложения: 20

Список используемой литературы: 20

Введение

можно перевести как «Трактат Аль-Хорезми об арифметическом искусстве

Алгоритмы встречаются и в повседневной жизни, причем на каждом шагу,

известное из мира сказок «пойди туда - не знаю куда, принеси то - не знаю

последовательность действий. Алгоритм должен предусмотреть обработку любых

ситуаций при его исполнении, и однозначно сказать, что делать в каждой из

Алгоритм - это точная последовательность предписаний, исполнение которых позволяет посредством конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными.

Тема актуальна, так как в любой среде программирования реализуются основные алгоритмические конструкции, развивающий алгоритмический стиль мышления, важность которого отмечена многими учёными. Ими подчёркивалась необходимость разработки алгоритмов.

Цель данного курсового проекта заключается в изучении основных алгоритмических конструкций и описании разработки программы в среде Delphi.

Для осуществления данной цели, необходимо было решить следующие задачи:

      1. Рассмотреть, что такое циклическая структура, цикл с постусловием и предусловием;
      2. Изучить линейную структуру;
      3. Описать разветвляющийся алгоритм, его полное и неполное ветвление.

      Основной метод исследования, применяемый в написании данной курсового проекта, является:

          1. Метод индукции и дедукции;
          2. Метод анализа и синтеза;
          3. Метод восхождения от простого к сложному;
          4. Метод научной абстракции;
          5. Метод качественного и количественного анализа.

          1. Основные алгоритмические конструкции:

          1.1 Циклическая структура.

          Повторяющееся выполнение действий (групп действий),зависящее от

          выполнения условия, называется циклом.

          Любой цикл состоит из трех частей: начала, проверки и тела цикла.

          Начало – всегда первая часть цикла. Главная его функция – подготовить цикл.

          Проверка определяет момент выхода из цикла.

          Базовая структура "цикл". Обеспечивает многократное выполнение

          некоторой совокупности действий, которая называется телом цикла. Основные

          разновидности циклов представлены в таблице:

          |Язык QBasic |Язык блок-схем |

          |Do Until условие |[pic] |

          |тело цикла (последовательность действий) | |

          |Do While условие |[pic] |

          |тело цикла (последовательность действий) | |

          |For i=i1 to i2 |[pic] |

          |тело цикла (последовательность действий) | |

          Пример алгоритма цикл на алгоритмическом языке QBasic:

          FOR I=7 TO –6 STEP –3


          Выполнение цикла "пока" начинается с проверки условия, поэтому такую разновидность циклов называют циклы с предусловием. Переход к выполнению действия осуществляется только в том случае, если условие выполняется, в противном случае происходит выход из цикла. Можно сказать что условие цикла "пока" - это условие входа в цикл. В частном случае может оказаться что действие не выполнялось ни разу. Условие цикла необходимо подобрать так, чтобы действия выполняемые в цикле привели к нарушению его истинности, иначе произойдет зацикливание. Зацикливание - бесконечное повторение выполняемых действий.


          Исполнение цикла начинается с выполнения действия. Таким образом тело цикла будет реализовано хотя бы один раз. После этого происходит проверка условия. Поэтому цикл "до" называют циклом с постусловием. Если условие не выполняется, то происходит возврат к выполнению действий. Если условие истинно, то осуществляется выход из цикла. Таким образом условие цикла "до" - это условие выхода. Для предотвращения зацикливания необходимо предусмотреть действия, приводящие к истинности условия. Цикл с параметром, или цикл со счетчиком, или арифметический цикл - это цикл с заранее известным числом повторов.


          В блоке модификации указывается закон изменения переменной параметра.

          Xo - начальное значение параметра

          Xn - последнее значение параметра

          Для создания циклов с параметром необходимо использовать правила:

          1. Параметр цикла, его начальное и конечное значения и шаг должны быть одного типа
          2. Запрещено изменять в теле цикла значения начальное, текущее и конечное для параметра
          3. Запрещено входить в цикл минуя блок модификации
          4. Если начальное значение больше конечного, то шаг - число отрицательное
          5. После выхода из цикла значение переменной параметра неопределенно и не может использоваться в дальнейших вычислениях
          6. Из цикла можно выйти не закончив его, тогда переменная параметр сохраняет свое последнее значение

          Использование циклов с параметром для обработки массивов.

          Массив - упорядоченная структура, предназначенная для хранения однотипных данных.

          Упорядочение элементов в массиве происходит по их индексам.

          Индекс - порядковый номер элемента.

          Массив задается именем (заглавные латинские буквы), типом данных и размерностью.

          Размерность - максимально возможное количество элементов в массиве. В один момент времени можно обратиться только к одному элементу массива. Для этого указывается имя массива и в скобках индекс элемента.

          Массивы делятся на одномерные (линейные) и двумерные.

          Прообразом в математике для одномерного массива является вектор. Для двумерного - матрица.


          Алгоритмы постоянно присутствуют в нашей жизни. Например, в учебной деятельности ученик выполняет много разнообразных алгоритмов: при решении уравнений и текстовых задач, применении правил русского и иностранного языков, проведении опытов и так далее. На этом уроке учащиеся разберутся с первой основной алгоритмической конструкцией – следование. Узнают, какие алгоритмы называются линейными. А также научатся записывать линейные алгоритмы.


          В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

          Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

          Получите невероятные возможности




          Конспект урока "Основные алгоритмические конструкции. Следование"

          · Составление линейных алгоритмов.

          Алгоритмы постоянно присутствуют в нашей жизни. Например, в учебной деятельности ученик выполняет много разнообразных алгоритмов: при решении уравнений и текстовых задач, применении правил русского и иностранного языков, проведении опытов и так далее.

          Например, решая задачи на уроке математики, каждый ученик является исполнителем следующего алгоритма:

          1. Прочитать условие задачи.

          2. Выяснить, значения каких величин известны и значения каких величин нужно найти.

          3. Составить план решения задачи.

          4. Записать решение задачи.

          5. Записать ответ.

          На уроках русского языка ученики часто выполняют алгоритм разбора слова по составу:

          1. Определить окончание слова и обозначить его.

          2. Определить основу слова.

          3. Подобрать однокоренные слова.

          4. Определить корень слова и обозначить его.

          5. Обозначить приставку слова.

          6. Обозначить суффикс слова.

          Выполняют действия по алгоритму и на производстве. Например, в проектном бюро завода процесс изготовления нового устройства всегда начинается с проектирования этого изделия. Проектировщики выполняют следующий алгоритм:

          1. Определить назначение будущего изделия, основные требования к нему, условия использования.

          2. Проанализировать уже существующие аналогичные изделия.

          3. Создать эскизный проект.

          4. Разработать технический проект.

          5. Разработать техническую документацию.

          Каждому человеку ежедневно необходимо решать массу задач в повседневной жизни, в учёбе, в исследовательской деятельности, во время путешествий и отдыха, на производстве и так далее. Все эти задачи описываются своим алгоритмом. И этих алгоритмов огромное множество.

          Однако для записи любого алгоритма хватает трёх основных алгоритмических конструкций (структур) – это следование, ветвление и повторение.

          Эту идею предложил и доказал Э́дсгер Ви́бе Де́йкстра нидерландский учёный, известный своими работами в области алгоритмики. Труды Де́йкстра оказали влияние на развитие информатики и информационных технологий; он является одним из разработчиков концепции структурного программирования.

          Следование – это основная алгоритмическая конструкция, которая показывает естественный, последовательный порядок действий.

          Выполняемое действие или процесс изображается с помощью прямоугольника. Сюда записываются действия, которые необходимо выполнить при переходе на этот блок.

          В блок Процесс входит одна линяя связи и выходит одна линяя связи.

          Количество блоков процесс определяется количеством команд в алгоритме.

          Давайте вместе выполним алгоритм, представленный на блок-схеме.

          Итак, начало. Далее следует блок данных, который изображается с помощью параллелограмма, он содержит исходные данные или в нём выведены результаты.

          Нам необходимо загадать число в диапазоне от 1 до 5. Загадаем, например, число 3. теперь переходим к блоку процесс. Здесь нам нужно прибавить к задуманному - число 20. Получаем 23. Следующее действие – нужно прибавить к полученному числу, первоначально задуманное число. Получим 26.

          Следующее действие, нужно разделить полученное число на 2 и отнять от частного наше задуманное число. Получим 10. Конец. Алгоритм выполнен.

          Обратите внимание, мы с вами выполняли команды один раз последовательно друг за другом.

          То есть, линейный алгоритм – это алгоритм, в котором команды выполняются в порядке их записи, то есть последовательно друг за другом один раз.

          Перейдём к практической части урока.

          Первое задание составим линейный алгоритм для исполнителя Робот. Итак, робот находится в клетке А, нужно перевести робота в клетку В и все отмеченные клетки закрасить.

          Системой команд исполнителя робот являются четыре команды перемещения – это вверх, вниз, влево и вправо. При выполнении данных команд робот перемещается на одну клетку в выбранном направлении. По команде Закрасить робот закрасит клетку в которой находится.

          Выполним наш алгоритм пошагово, с помощью пульта. На панели инструментов нажимаем кнопку Робот пульт.

          Итак, смотрим на поле робота. Он находится в клетке А, которая отмечена, значит первая команда будет закрасить.

          Следующая команда, вправо и снова клетка отмечена, значит необходимо выполнить команду закрасить. И так далее, выполняем команды, пока не окажемся в клетке В.

          Для записи данного алгоритма мы использовали основную алгоритмическую конструкцию Следование, так как все команды мы записали в естественном последовательном порядке. А данный алгоритм будет линейным.

          Рассмотрим следующее задание.

          Необходимо записать команды для алгоритма, определяющего, сумму первой и последней цифры заданного трёхзначного числа.

          Для решения задачи достаточно найти число сотен и число единиц в заданном числе и сложить их.

          Чтобы вычислить количество единиц, необходимо исходное число разделить на 10 и взять остаток. Чтобы вычислить количество сотен, необходимо разделить исходное число на 100 и взять целую часть.

          В алгоритмическом языке есть специальные операции:

          Операция деления нацело div. Целочисленное деление отличается от обычной операции деления тем, что делит число нацело с отбрасыванием остатка.

          Результат целочисленного деления равен нулю, если делимое меньше делителя. Например, значением выражения 5 div 7=0.

          Или другой пример: переменной x:=67div10. Здесь переменная x получит значение 6, то есть 6 – это целая часть от деления числа 67 на 10.

          И операция остаток от деления mod. Деление по модулю вычисляет остаток, полученный при выполнении целочисленного деления.

          Например, переменной y:=65 mod 10. Здесь переменная y получит значение 5, то есть 5 – это остаток от деления числа 65 на 10.

          Значит для решения нашей задачи нам нужно

          Исполним команды алгоритма для числа 468.

          Нам необходимо представить решение данной задачи в виде блок-схемы.

          Пришло время подвести итоги урока.

          Для записи любого алгоритма хватает трёх основных алгоритмических конструкций (структур) – это следование, ветвление и повторение.

          В алгоритмическом языке есть специальные операции:

          Операция деления нацело div, с помощью данной операции вычисляется целое частное.

          И операция остаток от деления mod, с помощью этой операции вычисляется остаток.

          Читайте также: