Структура алгоритмов и программ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. Е. ЕВСЕВЬЕВА»

Факультет физико-математический

Кафедра информатики и вычислительной техники

РЕФЕРАТ

Структура алгоритмов и программ

Автор работы _____________________________________ С. В. Васичкина

Направления подготовки 44.03.05 Педагогическое образование

Профиль Физика. Информатика

Руководитель работы

Канд.физико-математических наук, доцент___________Т. В. Кормилицына

Оценка __________

Саранск 2022

Содержание

Оглавление

Введение 3

Понятие алгоритм 4

Свойства алгоритмов 5

Способы записи алгоритмов 7

Алгоритмическая структура «Цикл» 10

Заключение 13

Список использованных источников 14

Введение

Цель дисциплины «Информатика» – ознакомить студентов с основами современных информационных технологий, тенденциями их развития, обучить студентов

принципам построения информационных моделей, проведению анализа полученных

результатов, применению современных информационных технологий в профессиональной деятельности и, кроме того, она является базовой для всех дисциплин, использующих автоматизированные методы обработки данных, и так или иначе использующих компьютерную технику.

 Каждый из нас постоянно решает множество задач: как быстрее обраться на работу, как лучше спланировать дела текущего дня и многие другие. Некоторые задачи мы решаем автоматически, так как на протяжении многих лет привыкли к их выполнению, другие требуют длительного размышления над решением, но в любом случае, решение каждой задачи всегда делится на простые действия.

       Алгоритм – описанная на некотором языке точная конечная система правил, определяющая содержание и порядок действий над некоторыми объектами, строгое выполнение которых дает решение, поставленной задачи. Понятие алгоритма, являющееся фундаментальным в математике и информатике, возникло задолго до появления средств вычислительной техники. Слово «алгоритм» появилось в средние века, когда европейцы познакомились со способами выполнения арифметических действий в десятичной системе счисления, описанными узбекским математиком Муххамедом бен Аль-Хорезми 

Понятие алгоритм

Алгоритм –

 

1. это информационная модель, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния  в конечное, в форме последовательности понятных исполнителю команд;

2.  это описание конечной последовательности действий, строгое исполнение которых приводит к решению задачи за конечное число шагов.

3.   это понятное и точное предписание исполнителю выполнить конечную последовательность команд, приводящую от исходных данных к искомому результату.

Алгоритм

линейный

нелинейный

С условием

Без условия

разветвляющая

циклический

С постусловием

полный

С предусловием

неполный

С параметром «Для»

Без параметра «пока»

Свойства алгоритмов

Мир алгоритмов разнообразен. Несмотря на это, удается выделить общие свойства, которыми обладает каждый алгоритм. Основные свойства алгоритмов следующие:

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

Дискретность (прерывность, раздельность) — т.е. алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов).

Детерменированность — т.е. каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический хаpактеp и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

   Результативность (или конечность). Это свойство состоит в том, что алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

Массовость. Это означает, что алгоритм решения задачи pазpабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

 

 

Большая ценность алгоритмов заключается в том, что исполнитель может не вникать в смысл того, что он делает, и вместе с тем получать больше знаний, чем от исполнителя.

Простейшие операции, на которые распадается процесс решения задачи, может реализовать автоматическое устройство, специально созданное для выполнения отдельных команд алгоритма в указанной последовательности. Если удается получить алгоритм решения какой-нибудь задачи, появляется возможность создать машину, которая автоматизировала бы ее решение.

Каждый алгоритм предполагает наличие некоторых исходных данных. Например, для медицинского рецепта (алгоритма) исходными данными являются медикаменты, а результатом - флакон с готовым лекарством. Для алгоритма сложения исходными данными являются пара слагаемых, а результатом - их сумма. Для каждого алгоритма существует класс объектов, допустимых в качестве исходных данных. Иногда исходными данными являются материальные объекты, а иногда - числа.

Алгоритм - это правило, следовательно, оно должно быть сформулировано на некотором языке. Исходные данные и искомые результаты также должны быть описаны на некотором языке, возможно отличном от языка, на котором описан алгоритм.

Таким образом, каждый алгоритм связан с двумя языками: на одном он сформулирован сам, предложения другого являются для него допустимыми вариантами исходных данных.

Способы записи алгоритмов

Существуют различные формы записи алгоритмов, отличающиеся друг от друга наглядностью, компактностью, степенью формализации. На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

словесная (записи на естественном языке);

графическая (изображения из графических символов);

программная (тексты на языках программирования).

Существует большое количество алгоритмов, в которых команды выполняются строго последовательно и ничем не осложняясь (например, условия, подпрограммы, многократные повторения одной команды или группы команд).

 

Линейный алгоритм – алгоритм, в котором команды выполняются однократно одна за другой.

В отличие от линейных алгоритмов, в которых  команды выполняются последовательно одна за другой, в алгоритмическую структуру «ветвление» входит условие, в зависимости от выполнения  или невыполнения которого реализуется та или  иная последовательность команд (серия). 

 

  Условие – высказывание, которое может быть либо истинным, либо ложным.

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

Разработка алгоритма решения задачи называется алгоритмизацией. В процессе алгоритмизации задача сводится к построению последовательности шагов, расположенных в определенном порядке.

Между алгоритмами и программами нет четкого разграничения. Программой обычно называют алгоритм решения задачи, рассчитанный на исполнение его компьютером и записанный с помощью предложений используемого языка программирования.

Алгоритмической структурой называется стандартный способ соединения отдельных шагов алгоритма для выполнения типичной последовательности действий.

В теории алгоритмов доказывается, что любой алгоритм может быть представлен в виде комбинации трех алгоритмических структур: следования, развилки и цикла.

Следование. Представляет собой последовательное выполнение действий

Развилка. Применяется в случае, когда в зависимости от истинности некоторого логического условия необходимо выполнить то или иное действие.

Действия 1 и 2 могут, в свою очередь, включать в себя другие алгоритмические структуры.

Цикл. Применяется, когда некоторые действия необходимо выполнить несколько раз. Существуют две разновидности цикла.

Алгоритмическая структура «Цикл»

Многие процессы в окружающем мире основаны на многократном повторении одной и той же последовательности действий. Каждый год наступает весна, лето, осень и зима. Жизнь растений в течение года проходит одни и те же циклы. Подсчитывая число полных оборотов минутной стрелки, человек отсчитывает время.

 

      Циклический алгоритм – алгоритм с условием, в котором действия повторяются многократно.

 

По расположению команды проверки условия циклические алгоритмы делятся на:

 

1. Алгоритм  с предусловием – алгоритм, в котором условие  проверяется до выполнения команд – тела цикла.

2.Алгоритм с постусловием – алгоритм, в котором условие проверяется после выполнения команд – тела цикла.

 

Также алгоритмы делятся на постусловие и предусловие

Алгоритм с предусловием

 Цикл с предусловием — цикл, который выполняется пока истинно некоторое условие, указанное перед его началом. Это условие проверяется до выполнения тела цикла, поэтому тело может быть не выполнено ни разу (если условие с самого начала ложно).

В свою очередь алгоритм с предусловием  по  типу команд делится на:

 

       Цикл «Пока»:

 

    Задача:

 Найдите наибольший общий делитель, с помощью алгоритма Евклида.

 Блок-схема: Программа:

 

 

  

Алгоритм с постусловием

 Цикл с постусловием — цикл, в котором условие проверяется после выполнения тела цикла. Отсюда следует, что тело всегда выполняется хотя бы один раз.

Задача:

Найдите наибольший общий делитель, с помощью алгоритма Евклида.

Блок-схема: Программа:

Заключение

Создание алгоритма для решения задач какого-либо типа, его представление исполнителю в удобной для него форме – это творческий акт. Алгоритм может быть представлен различными способами: на разговорном естественном язык; на языке блок-схем; на языке программирования. Выбор и разработка алгоритма и численного метода решения задачи имеют важнейшее значение для успешной работы над программой. Тщательно проработанный алгоритм решения задачи – необходимое условие эффективной работы по составлению алгоритму.

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

1. https://moodle.kstu.ru/mod/page/view.php?id=47344

2. https://otherreferats.allbest.ru/programming/00028706_0.html

3. Конспекты уроков информатики в 9-11 классах: Практикум по программированию / Авт.-сост. А.А. Чернов – Волгоград: Учитель, 2005. – 236 с. ISBN 5-7057-0548-4

4. https://infourok.ru/referat-po-informatike-algoritmicheskie-strukturi-742565.html

5. https://ronl.org/referaty/informatika-programmirovanie/100198/