Programozási. Alapvető algoritmikus konstrukciók

Bármely program létrehozásához alapvető szükség vanalgoritmikus konstrukciók. Az alábbiakban látható a legegyszerűbb módszer a problémák megoldására. Használható például hasonló példákkal való együttműködésre. Vannak más típusok is: elágazás és hurkolás. Ezeket a cikk leírja. De először meg kell értenie, hogy mi képezi az algoritmus egészét.

algoritmus

Az "algoritmus" szó a latin algoritmiból származik.Mit jelent ez? A hiteles szó egy matematikus nevéből származott, akinek tevékenysége a 9. századra esett vissza. Az al-Khwarizmi értekezésének köszönhetően az emberiség megismerte az algoritmikus felépítés fő típusát és általában az általános koncepciót.

Korábban a szó helyesírása - "algoritmus" - került elfogadásra. Most csak néhány esetben használják.

Az algoritmus olyan folyamat, amely változást jelentforrásadatok, diszkrét lépések formájában. Ezzel a koncepcióval mindenki találkozik az életben, függetlenül attól, ki ő. Az algoritmusok teák vagy ételek főzésére, szorzásra vagy összeadásra, egyenletek megoldására stb. Nevezhetők. Az összes háztartási készülék, amelynek munkafolyamata automatizált, a processzor memóriájában előírt egyértelmű lépések miatt működik. Az ilyen algoritmusokat háztartásnak nevezik. Vannak más típusok is. Fontolja meg őket.

Algoritmusok típusai

Az alapvető algoritmikus konstrukciókat több típusra osztjuk, amelyeket ebben az albekezdésben tárgyalunk. Milyenek?

1. Információkat. Az ilyen algoritmusok nagy mennyiségű adatgal működnek, de a feldolgozási folyamat köre kicsi és bonyolult.
2. Ellenőrzés. Az ilyen algoritmusok működése az információhoz kapcsolódik, amelyet egy adott forrásból szolgáltatnak. A kézhezvétel után speciális jeleket küldünk, amelyek garantálják az eszközök működését.
3. Számítástechnika. Az információs algoritmusokkal ellentétben a leírtak kevés adatmennyiséggel működnek, de nagy munkafolyamatot eredményeznek.

Lényegében az algoritmus pontosan a legkisebbRészletek utasítás. Ugyanakkor nem minden ilyen adat nevezhető a leírt fogalomnak. Annak megértése érdekében, hogy egy algoritmus utasítás vagy sem, bizonyos tulajdonságokat ellenőrizni kell.

Algoritmus tulajdonságai

Minden alapvető algoritmikus konstrukciónak olyan műveletekkel kell rendelkeznie, amelyek „engedelmeskednek” nekik. Vizsgáljuk meg ezt a kérdést részletesebben.

Ha teljes mértékben nyomon követi az algoritmusok működését és azok működéséttulajdonságok, láthatja, hogy nem szükséges megérteni az alkotóelemeket, egyértelműen megfelelnek a tervnek. A megfelelő eredmény akkor is elérhető, ha egyszerűen mechanikusan betartja a szükséges műveleteket. Ebből arra következtethetünk, hogy a cselekvések felismerése értelmetlensége miatt az algoritmus meglehetősen reális a számítógép megvalósításához. Más szavakkal, automatizált eszközöknél ez a folyamat szükséges.

Milyen tulajdonságokkal kell rendelkeznie az alapvető algoritmikus konstrukcióknak a legpontosabb működéshez?

1. Érthetőség.Minden parancsnak a lehető legtisztábbnak kell lennie a végrehajtandó objektumhoz. Úgy tűnik, hogy nem egyszerűbb, mint például egy pont közepére húzása, nem, de addig, amíg nem írunk egy parancsot, amely lehetővé teszi egy művelet végrehajtását, addig nem sikerül.
2. Hatékonyságát.Mit jelent ez a tulajdonság? Az eredmény kötelező kézhezvétele. Az algoritmus csak válaszhoz vezethet. A hiba miatt nem kaphatja meg a kívánt eredményt, de ennek ellenére is lesz. Ezen felül a választ bizonyos lépésekben kell megszerezni.
3. Mass. Bármilyen algoritmusnak alkalmazhatónak kell lennie bizonyos típusú problémákra. Közöttük különbözhetnek a kiindulási adatok.
4. Bizonyosság.Minden egyes műveletnek csak egy értékkel kell rendelkeznie, és nem adhat lehetőséget derivált dekódolásra. Ideális esetben a program elindulásától függetlenül az eredménynek mindig azonosnak kell lennie.
5. Diszkrét. Algoritmus - egymást követő lépések. Minden lépés egy csapat, nem hagyhatja ki vagy adhat hozzá újat.
6. Helyessége.Minden algoritmusnak, amely valamilyen feladatra alkalmazható, mindenki számára megfelelőnek kell lennie. A programozás során a problémák gyakran nem a lépések írásakor merülnek fel, amelyek gyakran nem igényelnek sok időt, hanem a különféle kérdések elvégzésében. Ezért az algoritmus hibakeresése fontos lépés lesz. Ebben segíthetnek az alapvető algoritmikus konstrukciók, amelyek megismétlésével jobb eredményeket érhetnek el.

Az algoritmusok leírása

Ha az algoritmusok írásának módjáról beszélünk, akkor a következőket kell kiemelni:

• Verbális. Más szavakkal, olyan nyelven, amely az alkotóelem számára kényelmesen képes kommunikálni.
• Táblázat. A dolgok logikája alapján az algoritmust táblázatokba írják, és főszabályként kiegészítő elemként használják.
• Formális verbális. A szóbeli magyarázatot veszik alapul, de matematikai képleteket vagy szimbólumokat is írnak ilyen műveletekben.
• Grafikus. Egy ilyen algoritmust a folyamatábrák speciális nyelvén írnak.

Следует пояснить последний пункт.Mi az a folyamatábra? Ez egy lineáris vagy nemlineáris algoritmus, amelynek lépéseit speciális blokkok segítségével rögzítik. Megvan a saját konfigurációja, célja és funkciója. Ilyen leírás esetén az algoritmust blokkdiagramokba írják, amelyeket sorok kapcsolnak össze. Ezenkívül meg kell írni ezt vagy azt a műveletet (lépés).

Algoritmikus konstrukciók

Некоторые утверждают, что алгоритмы имеют не 3 típus és 4. Alapvető algoritmikus konstrukciók: egyenes, elágazó, ciklikus. Nem világos, mi az oka az ilyen tévedésnek. A bonyolult problémák egyszerű megoldása érdekében azonban a számítógépek e három meglehetősen nagy csoport algoritmusát használják. Fontolja meg őket.

1. Lineáris.Egy ilyen számítási folyamat kapta ezt a nevet annak a ténynek köszönhetően, hogy minden műveletet lineáris sorrendben hajtanak végre, és minden lépést csak egyszer végeznek el. Ha figyelembe vesszük a feladat sémáját, akkor a benne lévő blokkokat egymás alá helyezzük, a végrehajtás sorszámától függően. A lineáris algoritmusok úgy működnek, hogy a műveletek iránya és értelme nem változik a forrásadatoktól. Ez a megoldási módszer alkalmas az összeg vagy a különbség, az ábra alakjának vagy kerületének stb. Kiszámítására. Ő az, aki az algoritmikus felépítés fő típusa.
2. Elágazó.Ez a számítási folyamat magában foglalja a logikai kifejezés (a továbbiakban: LP) jelenlétét és egy feltétel megválasztását (a „hamis” és „igaz” ágak). Mindegyik esetben két vagy több csapat közül csak egyet valósítanak meg. Nincs olyan feladat, és nem is lehet, amelyben más lehetőségeket teljesítenek. Ha az algoritmusnak két ága van, egyszerű, ha kettőnél több, akkor komplex. Ezenkívül az utóbbi folyamat könnyen bemutatható az első rovására. Az algoritmikus felépítés fő típusa mind az első, mind a második bekezdés. A következő nézet szintén szerepel ebben a listában.
3. A ciklikus. Egy ilyen algoritmusban minden bizonnyal lesz egy elem, amelyet többször megismételnek, különféle forrásadatok felhasználásával. Más szavakkal, egy ilyen folyamatot ciklusnak hívnak.

Meg kell jegyezni, hogy az összes alapvető algoritmikus konstrukció (követés, elágazás, hurok) összekapcsolódik egymással, bár külön-külön is felhasználhatók.

Hurok létrehozása és típusai

Mi szükséges a hurok létrehozásához?

• Ciklus számláló.Ez egy változó, amely beállítja a kezdeti értéket, és amikor a műveletet megismételjük, megváltozik. Ezt bele kell foglalni az algoritmusba. A ciklikus típusú alapvető algoritmikus konstrukciók nem működnek nélküle.
• A fenti adatok mutatójának megváltoztatása, mielőtt maga a ciklus újból megismétlődik.
• Ellenőrizze a feltételt, hogy a számítógép eldöntse, kívánja-e újra kerékpározni.

A hurkok lehetnek determinisztikusak ésiteráció. Az első a műveletek ismétlése egy már ismert ismétlésekkel. Az iteratív ciklus az, amelyet meg nem határozott számú alkalommal megismételnek, amíg az állapot valódi vagy hamisvá válik.

Alapvető algoritmus

Érdemes ezt emlékezniAz algoritmikus konstrukciók nem tartalmazzák az alapvető algoritmust. Milyen ő? Ezt a fogalmat sokáig nem találták a modern irodalomban, ez azonban nem jelenti azt, hogy egyáltalán nem létezik. Tekintettel arra, hogy a problémák megoldásában több ág vagy ismétlés fordulhat elő, megkülönböztethetjük a következő következtetést. Az alapvető algoritmikus konstrukciók (lineáris, elágazó, ciklikus) alapvetőek. Valójában az úgynevezett utasítások „szerkezeti egységét” képviselik.

Lineáris algoritmusok

Amint a fentebb már egyértelmű, az algoritmusokvannak lineáris és nemlineáris. Fontoljuk meg az első lehetőséget. Miért hívják? Minden rendkívül egyszerű. A helyzet az, hogy az algoritmusban reprodukált összes műveletnek egyértelműen egymást követő végrehajtása van, az összes lépést szigorúan egymás után hajtják végre. Általános szabály, hogy az ilyen feladatok kicsik és alacsony bonyolultságúak.

A lineáris algoritmusra példa a teakészítés folyamata:

1. Öntsön vizet a vízforralóba.
2. Helyezze a vízforralót a tűzhelyre forrni.
3. Vegyünk egy csésze.
4. Öntsön teát egy csészébe.
5. Adjunk hozzá cukrot.
6. Forrás után öntsön forró vizet egy csészébe.
7. Vegyél egy kanál.
8. Keverje hozzá a cukrot.

Az alapvető algoritmikus konstrukciók programozása elég nehéz, de amikor a lineáris algoritmusokról van szó, ezeket nagyon könnyű megvalósítani.

Forking algoritmusok

Honnan tudja, ha egy algoritmus elágazik?Elegendő annak biztosítása, hogy két vagy több lehetőség legyen a cselekvésre, attól függően, hogy a feltétel teljesül-e vagy sem. Mindegyik utat ágnak nevezzük.

Az elágazó algoritmus fő jellemzője egy feltételes ág létezése. Ez akkor fordul elő, ha egy kifejezés valódi vagy hamis tesztelésre kerül.

Általában a logikai kifejezéseket képviselik"kevesebb mint", "nagyobb, mint", "kevesebb vagy egyenlő", "nagyobb vagy egyenlő", "egyenlő", "nem egyenlő" jelek. Időnként vannak olyan változatok, amelyekben a feltétel összekapcsolódik a és (és) és vagy vagy (vagy) parancsokkal.

Egy ilyen algoritmusra példa lehet a megoldáskövetkező feladat: ha az (x + 3) / 1 kifejezés pozitív számmal egyenlő, akkor az eredményt jelenítse meg a képernyőn, ha negatív, tájékoztassa a felhasználót a hibáról.

Meglehetősen egyszerű az alapvető algoritmikus konstrukciók használata a gyakorlatban. Az elágazás az egyik leggyakoribb megoldási módszer.

Determinisztikus vagy számláló hurok

Számlálóciklus - olyan ciklus, amely magában foglaljaegy változó, amely növeli az értéket lépésekben. A lépést a felhasználó állítja be, vagy a programozó írja a szoftver írásakor. A legtöbb nyelv egy ilyen hurokhoz használja a kifejezést.

Annak érdekében, hogy a program négy sorban jelenjen meg két sorban:

1. "Hogy vagy?"
2. "Hát, köszönöm!"
3. "Hogy vagy?"
4. "Hát, köszönöm!"

Létre kell hoznia egy determinisztikus ciklust. Hogy néz ki? Használjuk a Pascal nyelvet a szerkezet jobb megértéséhez.

1. i esetén: = 1 - 2 tegye:

- i a hurokszámláló, ő határozza meg a ciklusban az ismétlések számát.

2. Kezdés (az operátor zárójelei kinyílnak, hogy mindkét mondat a hurok teste legyen, és együtt ismétlődjenek.)

3. Writeln („Hogy vagy?”):

- a writeln szó egy kifejezés kimenetét jelenti egyetlen idézőjelben.

4. Writeln ("Oké, köszönöm").

5. Vége.

6.i: = i + 1.

Mint láthatja, elég egyszerű, sőt érdekes az alapvető algoritmikus konstrukciók használata. Az alapvető algoritmusok valóban széles körben ismertek, nélkülük nem lehet programokat írni.

Hurok utókondícióval

Az utókondíciós ciklus megismétlődhethatározatlan számú művelet anélkül, hogy operátor zárójeleket vagy összetett szavakat illesztenék bele. Legalább egyszer végre fogják hajtani. A hurok addig fut, amíg a feltétel hamis. Akkor áll le, amikor a mutatók helyesek lesznek. Az algoritmus erre épül. Az ilyen típusú alapvető algoritmikus konstrukciók éppen ebben a tempóban működnek.

Ennek a ciklusnak a megvalósításához a kivitelezésre van szükségIsmételje meg A-t B.-ig. Szó szerint ez "műveletek megismétlése, miközben a feltétel hamis". Ennek megfelelően az A-n keresztül maga az ismétlési folyamat fejeződik ki B-adatokon keresztül, amelyeknek ennek eredményeként a helyes értéket kell felvenniük.

Hurok előfeltétellel

Az utókondíciós hurok úgy van kialakítva, hogyminden esetben legalább egyszer végrehajtják. Vannak azonban olyan esetek, amikor egy ciklusra szükség van egy adott állapot esetén, és ennek hiányában az ismétlést nem szabad végrehajtani. Ellenkező esetben az eredmény helytelen lesz. Itt egy előfeltétel hurokot használnak. Létrehozásához szükség van az "míg A do B" konstrukcióra. Az első parancs szó szerint fordítás: "viszlát". A - feltétel és B - ismétlődő műveletek. Az egész konstrukció azt jelenti: "amíg a feltétel igaz, addig végezzen műveleteket".

Minden alapvető algoritmikus konstrukció működikcsak bizonyos esetekben. Milyenek egy ciklusban, amelynek előfeltétele? Ha egynél több, de egyszerre több műveletet kell megismételnie, akkor vegyes operátorokat vagy speciális zárójeleket kell használnia. A hurok meghibásodhat, ha a feltétel nem igaz a belépéskor. Ennek megfelelően a műveletek megismétlődnek, ha helyesek.

Segéd algoritmus

A segítő algoritmust másokban használjákcsak a nevének megadásával folyik. Nem tartozik a fő algoritmikus konstrukciók közé. A programozási nyelvekben ezt a műveleti folyamatot szubrutinnak nevezik. A kóddal való munka megkönnyítése és a problémák későbbi könnyebb megoldása érdekében minden műveletet egy blokkba egyesítünk, ami egy kiegészítő algoritmus. Mindegyiküknek megadható a saját neve, amely lehetővé teszi, hogy később ismételten hivatkozhasson rá.