Алгоритмизация и программирование

Введение

В качестве примера можно привести алгоритм под названием «Переправа». На одном из берегов реки располагаются два парня вместе с их подругами. Они все желают переправиться на другой берег реки, но в лодку могут поместиться только двое. При этом каждая девушка не желает ждать на берегу лодку без своего парня, если с ней остаётся другой парень. Задача заключается в организации переправы без нарушения ограничений. Пусть девушки обозначаются буквами Д1и Д2, а парни П1 и П2. Предполагаем, что изначально все находятся на левом берегу и им надо переправиться на правый берег. Переправу на правый берег обозначим →, обратную переправу (на левый берег) обозначим ←. Тогда алгоритм решения этой задачи будет выглядеть следующим образом:

1. Д1, Д2 →
2. Д1 ←
3. П1, П2 →
4. П1 ←
5. Д1, П1 →

Очерёдность операций может считаться алгоритмом лишь при обладании некоторыми заданными свойствами.

Свойства алгоритма

Алгоритм должен отвечать следующим требованиям:

1. Свойство дискретности. В алгоритме процедура разрешения задачи должна представляться как очерёдность реализации простейших этапов (действий). При этом на осуществление каждого этапа отводится некоторый временной интервал.
2. Свойство детерминированности (однозначности). Каждая операция обязана быть чёткой и не двусмысленной, что исключает различное её понимание и выполнение. То есть реализация алгоритма должна иметь, фактически, характер механизма, который не нуждается в добавочных рекомендациях.
3. Свойство результативности. Реализация алгоритма обязана привести к искомому решению проблемы или к оповещению о невозможности решения за не бесконечное количество этапов.
4. Свойство конечности. Все указанные операции, как и алгоритм в целом, обязаны быть реально исполнимыми. Это означает, что алгоритм обладает пределом, то есть он не бесконечен.
5. Свойство массовости. Алгоритм формируется в обобщённом формате для обеспечения его применимости для определённой группы задач, которые могут отличаться лишь начальными данными. Но при условии, что начальные данные могут браться из определённой зоны, называемой областью применимости данного алгоритма.

Методы отображения алгоритмов

Есть различные методы отображения алгоритмов, в частности:

1. Запись алгоритма в словесном и формульном виде.

2. Выражение алгоритма в графической форме записи, которая по-другому называется блок-схема. Здесь применяются стандартные фигуры геометрии, которые символизируют какую-то процедуру или процесс, а также шаги выполнения решения задачи. Эти фигуры имеют название блоков. Очерёдность реализации шагов алгоритма обозначается стрелками, которые соединяют блоки. Размещать блоки нужно в очерёдности их исполнения сверху вниз или слева направо.

3. Выражение алгоритма в операторной форме, то есть в формате алгоритмического языка. Алгоритм, по сути, является заданием его исполнителю, то есть исполнитель осуществляет действия, прописанные в алгоритме. Если исполнитель чётко исполнит прописанные в алгоритме операции, то в итоге получит требуемый результат. Люди, автоматические блоки, электронные вычислительные машины могут быть просто различными исполнителями алгоритма. Но чтобы машина, в частности компьютер, смогли исполнять алгоритмические действия, он должен быть выражен на известном компьютеру языке. Компьютеру доступен свой машинный язык. К примеру, выражение х = у в формате машинного языка будет записано так:

11101110011110111110101.

Очевидно, что людям сложно записывать и воспринимать алгоритмы в формате машинного языка, так как им понятнее и доступнее их естественный язык. Чтобы люди и компьютеры смогли лучше понимать друг друга, были сконструированы специальные алгоритмические языки. Наиболее известными среди них являются Бейсик (Basic), Паскаль (Pascal), Фортран (Fortran). Языки, предназначенные для написания алгоритмов, содержат не двоичные коды, а символьную запись, подобно естественному языку человека. Но алгоритмические языки имеют отличия от обычного языка людей, которые состоят в том, что в них небольшой набор базовых слов (порядка тридцати, сорока) и достаточно строгие порядки формирования выражений. Базовые слова алгоритмических языков называются служебными словами. Как правило, в алгоритмических языках применяется англоязычная символика. Алгоритмический язык понятен и людям и машинам. Алгоритм, записанный на специальном алгоритмическом языке, является компьютерной программой. Все отдельные предложения в программе являются операторами. К примеру, программа решения квадратного уравнения на алгоритмическом языке Бэйсик может выглядеть следующим образом:

Рисунок 1. Программа решения квадратного уравнения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Виды алгоритмов

Алгоритмы делятся на следующие виды:

1. Линейным видом алгоритма считается алгоритм, в котором все операции осуществляются строго по одному разу и только в порядке их написания.
2. Ветвящимся алгоритмом называется алгоритм, в котором различные операции осуществляются по результатам проверки определённых условий.
3. Циклическим называется алгоритм, в котором набор команд осуществляется подряд несколько раз.