Transcript Алгоритм, свойства алгоритмов (ppt)

Понятие алгоритма.
Свойства алгоритмов.
Абдулла Мухаммед аль-Хорезми
(783 - 850гг.)
825 год
Algorithmi
АЛГОРИТМописание последовательности
действий, необходимых
для получения ожидаемого
результата
Исполнитель - это
что-то или кто-то, способный выполнить
действия, предписываемые алгоритмом
ИСПОЛНИТЕЛИ АЛГОРИТМОВ
НЕФОРМАЛЬНЫЕ:
Человек
ФОРМАЛЬНЫЕ:
Робот-манипулятор
Техническое устройство
(бытовые приборы)
животные
Компьютер
Система команд
исполнителя (СКИ) –
совокупность команд,
которые данный
исполнитель может
выполнить.
Свойства алгоритмов
Понятность
Дискретность
Массовость
Результативность
Конечность
Понятность
Алгоритм составляется только
из команд, входящих в СКИ
исполнителя.
Дискретность
Алгоритм разбит на отдельные
элементарные действия (шаги).
Массовость
Алгоритм, разработанный для
решения некоторой задачи,
должен быть применим для
решения задач этого типа
при всех допустимых значениях
исходных данных
Результативность
(или конечность)
Выполнение алгоритма должно
приводить к результату за
конечное число шагов
Способы записи алгоритма
Словесный
Графический
Программный
Блок-схемы как один из
способов записи
алгоритмов
Блок схема -графическое представление
алгоритма.
Она состоит из функциональных
блоков, которые выполняют
различные назначения
(ввод/вывод, начало/конец, вызов
функции и т.д.).
Основные
символы
блок-схем
БЛОК НАЧАЛА ИЛИ ОКОНЧАНИЯ
ВЫПОЛНЕНИЯ АЛГОРИТМА
НАЧАЛО
КОНЕЦ
БЛОКИ ВВОДА-ВЫВОДА
ВЫВОД
БЛОК ВВОДА –
ВЫВОДА
БЛОК ПРИСВАИВАНИЯ
Х:=У+120
ОБРАБАТЫВАЕТ
ДАННЫЕ И
РАЗМЕЩАЕТ
РЕЗУЛЬТАТЫ В
ЯЧЕЙКИ
ПАМЯТИ С
УКАЗАННЫМ
ИМЕНЕМ
Да
БЛОК
ПРОВЕРКИ
УСЛОВИЯ
БЛОК
ЦИКЛА С
ПАРАМЕТРОМ
УСЛОВИЕ
ПАРАМЕТР
Нет
НАЧАЛО
ВВОД R
S:=3,14*R2
ВЫВОД
S S
КОНЕЦ
Линейный алгоритм
(последовательный) - описание действий, которые
выполняются однократно в
заданном порядке
Линейный алгоритм
начало
Закрыть глаза
Открыть глаза
Посмотреть влево
Посмотреть вправо
конец
Выполни алгоритм
Разветвляющийся алгоритм-алгоритм, в котором в зависимости
от условия выполняется либо одна,
либо другая последовательность
действий.
Условие –выражение, находящееся
между словами «если» и «то» и
принимающее значение «истина»
или «ложь».
КОМАНДА ВЕТВЛЕНИЯ ИМЕЕТ ПОЛНУЮ (1) ИЛИ
СОКРАЩЕННУЮ ФОРМУ(2)
Да
Нет
Условие
Серия 1
Условие
Серия 2
1
Нет
Да
Серия 1
2
НАЧАЛО
ВВОД A,B
Да
Нет
A>B
M:=A
M:=B
ВЫВОД M
КОНЕЦ
Циклический алгоритм -описание действий, которые
должны выполняться
указанное число раз или
пока не выполнено заданное
условие.
ТРИ ТИПА КОМАНД ПОВТОРЕНИЯ:
ЦИКЛ «ДЛЯ»
ЦИКЛ «ПОКА»
ЦИКЛ «ДО»
ОТЛИЧИЕ - СПОСОБ ПРОВЕРКИ
ОКОНЧАНИЯ ЦИКЛА.
ЦИКЛ «ПОКА»
НАЧАЛО
I:=1
Да
Нет
I<=10
I
I:=I+2
КОНЕЦ
ЦИКЛ «ДЛЯ»
НАЧАЛО
Да
Нет
I=1,10,2
I
КОНЕЦ
ЦИКЛ «ДО»
НАЧАЛО
I
I:=I+2
Нет
Да
I>10
КОНЕЦ
Циклический алгоритм
начало
Встать
да
Сесть
конец
Сделал
упр-е 5 раз?
нет
Наклониться влево
Наклониться вправо
Рассмотрим алгоритм нахождения
большего из двух заданных чисел А
иВ
1. Из числа А вычесть число В.
2. Если получилось отрицательное
значение, то сообщить, что число В
больше.
3. Если получилось положительное
значение, то сообщить, что число А
больше.
4. Если получился ноль, то сообщить,
что числа равны.
Д/з
Составить словесный алгоритм:
1. Перевода текста с англ.яз. на
рус. яз.
2. Вычисления площади
треугольника.
3. Нахождения меньшего из трех
чисел.
Алгоритмические
задачи
Задание. Волк, коза и
капуста.
Старик должен переправить на лодке через
реку волка, козу и капусту. Лодка может
выдержать только старика и одного
«пассажира». В каком порядке старик
перевезёт «пассажиров»? Не забудь, что
волк может съесть козу, а коза – капусту.
Найди два варианта решения.
Задача. Переправа.
К берегу реки, где была лодка,
вмещающая только двух человек,
подошли два разбойника и два
путешественника. Разбойники не
решались напасть на путешественников.
В случае если на берегу останется один
путешественник и два разбойника, они
нападут на него. Как надо переправиться
через реку разбойникам и
путешественникам, чтобы последние
смогли избежать нападения?
Основные сведения о языках
программирования
Язык – система знаков.
Язык ЭВМ (машинный язык) – двоичная
знаковая система.
Поэтому, чтобы компьютер мог понять
написанную программу, она должна быть
переведена на язык, понятный компьютеру.
Этот процесс перевода называется
трансляцией.
Интерпретаторы и компиляторы
 Существует два различных подхода к
трансляции – интерпретация и
компиляция:
 Интерпретатор переводит и выполняет
программу строка за строкой.
 Компилятор переводит программу
целиком, а затем выполняет её.
При компиляции (compile) в память
ЭВМ загружается программа –
компилятор. Компилятор производит
синтаксический контроль программы и
при обнаружении ошибок выводит
соответствующее сообщение. Если
ошибок нет, то результатом компиляции
является программа на языке машинных
команд. Затем компилятор удаляется из
оперативной памяти. В памяти остается
только программа на языке машинных
команд, которая выполняется для
получения необходимых результатов.
Интерпретатор в течении всего времени
работы программы находится в оперативной
памяти. В память также помещается программа на
языке программирования высокого уровня.
Интерпретатор «читает» ее первый оператор,
переводит его в машинные команды и тут же
организует выполнение этих команд. Затем
переходит к переводу и выполнению следующего
оператора и так до конца программы. При этом
результаты предыдущих переводов в памяти не
сохраняются. Перед трансляцией каждого
оператора производится его синтаксический
анализ.
Язык программирования
Pascal
Язык программирования Паскаль
был разработан профессором,
директором Института
информатики Швейцарской
высшей политехнической школы
Николаусом Виртом в 1968-1970
гг. как язык обучения студентов
программированию.
Николаус Вирт
Но думать, что Паскаль- язык
исключительно для обучения, было бы
неверно. Вот что говорил об этом Н. Вирт
(1984 г.):
 «Утверждалось, что Паскаль был разработан в
качестве языка для обучения. Хотя это
утверждение справедливо, но его использование
при обучении не являлось единственной целью.
На самом деле я не верю в успешность
применения во время обучения таких
инструментов и методик, которые нельзя
использовать при решении каких-то
практических задач».*
 * http://pascal.sources.ru
Язык программирования Pascal
С тех пор Паскаль становился всё более и
более популярным, причем не только, как
язык для обучения принципам
программирования, но и как средство
создания достаточно сложного программного
обеспечения.
В своем первоначальном виде Паскаль имел
довольно ограниченные возможности, но
расширенный вариант этого языка – Turbo
Pascal является мощным языком
программирования.
Почему PASCAL?
Язык программирования Pascal был
назван в честь французского учёного
Блеза Паскаля, который еще в 1642
г. изобрел первую механическую
счётную машину. Она представляла
собой систему взаимодействующих
зубчатых колёсиков, каждое из
которых соответствовало одному
разряду десятичного числа и
содержало цифры от 0 до 9. Когда
колёсико совершало полный оборот,
следующее сдвигалось на одну цифру.
Машина Паскаля была суммирующей
машиной.
Основные средства языка
Символы языка - это элементарные знаки,
используемые при составлении текстов.
Алфавит языка - набор таких символов.
Алфавит языка Turbo Pascal включает:
1.
все латинские прописные и строчные
буквы;
2.
арабские цифры (0 – 9);
3.
символы + - * / = < > , . ; : ‘ _ ( ) { } и др.;
4.
служебные (зарезервированные) слова.
Основные средства языка
Для записи команд, имен функций, поясняющих
терминов Pascal существует набор строго
определенных слов, которые называются
служебными или зарезервированными (это
английские мнемонические сокращения).
Служебные слова делятся на три группы:
1.
операторы (READ, WRITELN и др.);
2.
имена функций (SIN, COS и др.);
3.
ключевые слова (VAR, BEGIN, END и др.).
Обрабатываемые данные - величины
Входные
Промежуточные Выходные
(аргументы)
(результаты)
Исходные
данные,
известные
перед
выполнением
задачи, из
условия
Результат
решения
задачи
Обрабатываемые данные - величины
характеризуются:
место в памяти
- множество допустимых
значений и множество
применимых операций к ней,
объём занимаемой памяти и
способ представления в памяти
ЭВМ
-значение в ячейке.
-значением
-М.б. не определено
-именем
-типом
- обозначение и
Величина
Постоянная
(константа)
Не изменяется
и не м.б. изменено
Переменная
Значение меняется
в ходе выполнения
алгоритма
Арифметические операции (А, В –
операнды)
Выражение
Типы операндов Тип
результата
Операция
A+B
R, R
I, I
I, R
R, I
R
I
R
R
Сложение
A-B
R, R
I, I
I, R
R, I
R
I
R
R
Вычитание
A*B
R, R
I, I
I, R
R, I
R
I
R
R
Умножение
A/B
R, R
I, I
I, R
R, I
R
R
R
R
Вещественное
деление
A div B
I, I
I
Целое
деление
A mod B
I, I
I
Остаток
целого
деления
от
Стандартные математические функции
Паскаля
Обращение
Тип
аргумента
Тип
результата
Функция
Abs(x)
Arctan (x)
I, R
I, R
I, R
R
Модуль аргумента
Арктангенс
(х
радианах)
Cos(x)
I, R
R
Exp(x)
Frac(x)
Int(x)
I, R
I, R
I, R
R
R
R
Косинус
(х
радианах)
Экспонента
Дробная часть
Целая часть х
в
в
Random
R
Псевдослучайное число в
интервале [0, 1]
Random(x)
I
I
Псевдослучайное число в
интервале [0, х]
Round(x)
R
I
Sin(x)
Sqr(x)
Sqrt(x)
Trunc(x)
I, R
I, R
I, R
R
R
R
R
I
Округление
до ближайшего целого
Синус (х в радианах)
Квадрат
Квадратный корень
Ближайшее целое, не
превышающее х по модулю
Структура программы
Любая программа на Паскале имеет
определенную структуру:
• Заголовок программы;
• Раздел описаний;
• Тело программы.
Основной файл программы имеет следующую
структуру:
• Program <имя программы>;
• Uses <имена подключаемых модулей>;
• const <раздел описаний констант>;
• type <раздел описаний типов>;
• var <раздел описаний переменных>;
• procedure (function) <описание
подпрограмм>;
• begin
<раздел операторов>;
• end.
Структура программы
PROGRAM имя;
Const;
Var;
BEGIN
оператор 1;
оператор 2;
…..
оператор n-1;
оператор n;
Readln
END.
[имя] - программы может
содержать до 8 символов,
состоящих из латинских букв и
цифр (должно начинаться с буквы
и не содержать пробела).
Раздел описания переменных
В разделе описания переменных
содержится список переменных,
используемых в программе, и определяется
их тип.
Var V1,V2,..,Vn : T ;
где V1,V2,.., Vn -имена переменных
данного типа Т
Например:
Var i, j : integer ;
L : MyType2;
M, k : char ;
Раздел операторов
Раздел операторов состоит из
операторов языка TР, отделенных друг
от друга точкой с запятой. Он заключен
в операторные скобки BEGIN END.
При этом после end ставится точка.
После слова begin и перед словом end
точка с запятой обычно не ставится.
Операторы ввода-вывода
Любая программа
взаимодействует с пользователем
с помощью операторов вводавывода.
Операторы действия
Оператор присваивания

<переменная>:=<выражение>
Обязательно: тип выражения и тип
переменной должны быть совместимы по
присваиванию.
Пример. Присвоить значения переменным N, X, Y.
N:=-5; X:=5678.9; Y:=5.6789e3
Оператор ввода READ
 Ввод информации с клавиатуры осуществляется с помощью
оператора READ.
 Когда в программе встречается оператор READ, то её действие
приостанавливается до тех пор, пока не будут введены исходные
данные.
 Имеет вид:
 READ(а,b,...)
 READLN(а,b,..,),
где а,b,... – имена вводимых переменных
READLN - применяется, когда исполнение программы
желательно задержать до нажатия клавиши ENTER. Ln
добавляется в конце оператора для автоматического
перемещения курсора в начало новой строки.
Оператор вывода WRITE
Для вывода информации на экран
используется оператор WRITE.
Имеет вид:
 WRITE(а,b,...)
 WRITELN(а,b,..),
где а,b,... – список выводимых констант,
переменных, выражений.
Ln добавляется в конце оператора для
автоматического перемещения курсора в
начало новой строки.
Оператор вывода WRITE
1. WRITE(2*2) – выводит на экран: 4
2.WRITE(‘2*2=‘) - выводит на экран: 2*2=
3. WRITE(‘2*2=‘, 2*2) - выводит на экран: 2*2=4
В программу на Паскале можно
вставлять комментарии.
Комментарий – это пояснение к
программе, которое записывается
в фигурных скобках. В
комментариях можно использовать
русские буквы. На исполнение
программы комментарий никак не
влияет.
Среда
программирования
Geany