1. Алгоритмизация вычислительных процессов.

1.1.Основные определения и понятия 1.2.Изобразительные средства алгоритмов 1.3.Базовые канонические структуры алгоритмов

1.1. Основные определения и понятия.

 Понятие алгоритма такое же основополагающее для информатики, как и понятие информации. Именно поэтому важно в нем разобраться.

Название "алгоритм"произошло от латинской формы имени величайшего среднеазиатского математикаМухаммеда ибн Муса ал-Хорезми(Alhorithmi), жившего в 783—850 гг. В своей книге "Об индийском счете" он изложил правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними "столбиком", знакомые теперь каждому школьнику. В XII веке эта книга была переведена на латынь и получила широкое распространение в Европе.

Человек ежедневно встречается с необходимостью следовать тем или иным правилам, выполнять различные инструкции и указания. Например, переходя через дорогу на перекрестке без светофора надо сначала посмотреть направо. Если машин нет, то перейти полдороги, а если машины есть, ждать, пока они пройдут, затем перейти полдороги. После этого посмотреть налево и, если машин нет, то перейти дорогу до конца, а если машины есть, ждать, пока они пройдут, а затем перейти дорогу до конца.

В математике для решения типовых задач мы используем определенные правила, описывающие последовательности действий. Например, правила сложения дробных чисел, решения квадратных уравнений и т. д. Обычно любые инструкции и правила представляют собой последовательность действий, которые необходимо выполнить в определенном порядке. Для решения задачи надо знать, что дано, что следует получить и какие действия и в каком порядке следует для этого выполнить. Предписание, определяющее порядок выполнения действий над данными с целью получения искомых результатов, и есть алгоритм.

Алгоpитм — заранее заданное понятное и точное пpедписание возможному исполнителю совеpшить определенную последовательность действий для получения решения задачи за конечное число шагов.

Это — не определение в математическом смысле слова, а, скорее, описаниеинтуитивного понятия алгоритма, раскрывающее его сущность.

Понятие алгоритма является не только одним из главных понятий математики, но одним из главных понятий современной науки. Более того, с наступлением эры информатики алгоритмы становятся одним из важнейших факторов цивилизации [56].

"Исполнитель алгоритма"

Исполнитель алгоритма — это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя хаpактеpизуют:

• сpеда;

• элементаpные действия;

• cистема команд;

• отказы.

Сpеда(или обстановка) — это "место обитания" исполнителя. Напpимеp, для исполнителя Pобота из школьного учебника [1] сpеда — это бесконечное клеточное поле. Стены и закpашенные клетки тоже часть сpеды. А их pасположение и положение самого Pобота задают конкpетноесостояние среды.

Система команд. Каждый исполнитель может выполнять команды только из некотоpого стpого заданного списка — системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданыусловия пpименимости(в каких состояниях сpеды может быть выполнена команда) и описаны pезультаты выполнения команды. Напpимеp, команда Pобота "ввеpх" может быть выполнена, если выше Pобота нет стены. Ее pезультат — смещение Pобота на одну клетку ввеpх.

После вызова команды исполнитель совеpшает соответствующее элементаpное действие.

Отказыисполнителя возникают, если команда вызывается пpи недопустимом для нее состоянии сpеды.

Обычно исполнитель ничего не знает о цели алгоpитма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов "почему" и "зачем".

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

Понятие алгоритмизации

       Алгоритмизация– это процесс построения алгоритма решения задачи, результатом которого является выделение этапов процесса обработки данных, формальная запись содержания этих этапов и определение порядка их выполнения.

Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату.

Свойства алгоритма:

1) детерминированность – точность указаний, исключающая их произвольное толкование;

2) дискретность – возможность расчленения вычислительного процесса на отдельные элементарные операции, возможность выполнения которых не вызывает сомнений;

3) результативность – прекращение процесса через определенное число шагов с выдачей искомых результатов или сообщения о невозможности продолжения вычислительного процесса;

4) массовость – пригодность алгоритма для решения всех задач заданного класса.

Алгоритмический язык– набор символов и правил образования и истолкования конструкций их этих символов для записи алгоритмов.

Язык программирования– предназначен для реализации программ на ЭВМ.

Программа – это алгоритм, записанный в форме, воспринимаемой машиной. Программа содержит наряду с описанием данных команды, в какой последовательности, над какими данными и какие операции должна выполнять машина, а также в какой форме следует получить результат. Это обеспечивают различные операторы.

Данные – это факты и идеи, представленные в формализованном виде, позволяющем передавать или обрабатывать эти факты и идеи с помощью некоторого процесса.

Оператор– совокупность символов, указывающих операцию и значения, либо местонахождение ее элементов.

            А:= В+С; {А, В, С – переменные}

            К:= 2; IF T< 0 THEN . . .

Переменная– это объект, который в ходе выполнения программы может менять свое значение.

Свойства переменной:

1) переменная называется неопределенной до тех пор, пока она не получит значение:

а) вводом извне;

б) занесением константы;

в) занесением значения другой, уже ранее определенной переменной;

2) в каждый момент времени переменная может иметь определенное значение, либо быть неопределенной;

3) последующее значение уничтожает (стирает) предыдущее значение. Выбор (чтение) из переменной и ее использование не изменяют значения переменной.

Предметом курса являются методы и средства составления алгоритмов и программ с целью решения задач на ЭВМ.

Для разработки программ используются системы программирования.

Система программирования– средство автоматизации программирования, включающее язык программирования, транслятор этого языка, документацию, а также средства подготовки и выполнения программ.

Транслятор– это программа, которая переводит с одного языка на другой.

Интерпретатор– это программа, которая сразу выполняет переводимые команды.

Компилятор– это программа, которая переводит конструкции алгоритмического языка в машинные коды.