Графический СПОСОБ ОПИСАНИЯ АЛГОРИТМОВ

Одним из самых трудоемких этапов решения задачи на ЭВМ является разработка алгоритма. Человечество разработало эффективный алгоритм завязывания шнурков на ботинках. Многие дети с пятилетнего возраста могут это делать. Но дать чисто словесное описание этого алгоритма без картинок и демонстрации — очень трудно.

При разработке алгоритмов чаще всего используют следующие способы их описания: словесный, графический, с помощью языков программирования.

Рассмотрим два способа: графический и с помощью языков программирования.

Графический способ записи алгоритмов – наиболее наглядный и распространенный. Он основан на использовании геометрических фигур (блоков), каждая из которых отображает конкретный этап процесса обработки данных, соединяемых между собой прямыми линиями, называемыми линиями потока. Обозначение и назначение элементов графических схем алгоритмов приведено в табл.1. В поле каждого блочного символа указывают выполняемую функцию. При необходимости справа можно поместить комментарии, относящиеся к данному блоку или направлению потока. Каждый блочный символ (кроме начального и конечного) помечается порядковым номером. Для отличия ситуаций пересечения и слияния потоков последняя изображается точкой. Линии потока, имеющие направление вверх или направо, дополняются стрелками.

Геометрическая фигура	Назначение
	Начало и завершение алгоритма, прерывание процесса обработки данных или выполнения программы. a выбирается из ряда 5,10,15мм и т.д. ,а b=1,5a или 2a
	Выполнение операции или группы операций, в результате которых изменяются значение, форма представления или расположение данных
	Выбор направления выполнения алгоритма или программы в зависимости от некоторых переменных условий

Окончание табл. 1

	Ввод-вывод — преобразование данных в форму, пригодную для обработки или регистрации результатов обработки
	Вызов подпрограммы: функции или процедуры
	Текст, поясняющий выполняемую операцию или группу операций. Располагается справа от геометрической фигуры
	Внутристраничный соединитель, указывающий связь между прерванными линиями потока
	Межстраничный соединитель, указывающий связь между прерванными линиями потока, помещенными на разных листах
	Указания последовательности связей между элементами схемы алгоритма

По своей структуре различают следующие типы алгоритмов: линейные, разветвляющиеся и циклические. В линейных схемах алгоритмов все предписания выполняются одно за другим. Например, алгоритм вычисления длины окружности по известной площади круга (рис.2). В разветвляющихся схемах алгоритмов для конкретных исходных данных выполняются не все заданные предписания. Однако какие именно предписания будут выполняться, конкретно определяется в процессе выполнения алгоритма в результате проверки некоторых условий. Разветвляющийся алгоритм всегда избыточен. Примером разветвляющегося алгоритма является алгоритм, приведенный на рис.3 и определяющий, пройдет ли график функции y=3x+4 через точку с координатами x1,y1.

Рис. 4

Рис. 3

Рис. 2

Циклическим алгоритмом называется такой алгоритм, в котором можно выделить многократно повторяющуюся последовательность предписаний, называемую циклом. Для таких алгоритмов характерно наличие параметра цикла, которое перед входом в цикл имеет начальное значение, а затем изменяется внутри цикла. Имеется также предписание о проверке условия окончания цикла. Применение циклов сокращает текст алгоритма и, в конечном итоге, длину программы. Примером циклического алгоритма может служить алгоритм, приведенный на рис.4 и определяющий факториал натурального числа n. В этом алгоритме введена дополнительная переменная i, которая является параметром цикла и изменяется от начального значения 1 до конечного значения n c шагом 1. На каждом шаге итерации искомая величина f умножается на переменную цикла. В реальных задачах, как правило, сочетаются все три типа алгоритмов. Способ описания алгоритма с помощью алгоритмического языка подробно рассматривается в следующем разделе.

Источник

Графический способ описания алгоритмов

Понятие алгоритма и его основные свойства. Классификация алгоритмов по типу реализуемого вычислительного процесса. Преимущество графического способа описания алгоритмов перед словесным. Базовые и дополнительные алгоритмические структуры, их назначение.

Рубрика	Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	10.10.2012
Размер файла	126,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Цель практической работы

Задачи работы:

— ознакомиться с основными способами представления алгоритмов;

— освоить графический способ описания алгоритмов.

Ответы на контрольные вопросы

графический алгоритм вычислительный

Вопрос: Дайте определение алгоритма.

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

Вопрос: Перечислите основные свойства алгоритмов и раскройте их сущность.

Ответ: Алгоритм обладает следующими свойствами:

— детерминированность (определенность) — при заданных исходных обеспечивается однозначность искомого результата;

— массовость — пригодность для задач данного типа при исходных данных, принадлежащих заданному подмножеству;

— результативность — реализуемый вычислительный процесс выполняется за конечное число этапов (шагов) с выдачей осмысленного результата;

— дискретность — расчленение на отдельные этапы, выполнение которых не вызывает сомнений.

Вопрос: Как подразделяются алгоритмы по типу реализуемого вычислительного процесса?

Ответ: Алгоритмы подразделяются по типу реализуемого вычислительного процесса: линейные, разветвляющиеся и циклические.

Вопрос: Какие способы описания алгоритмов вам известны?

Ответ: Словесный, матричный, схемы, алгоритмические языки, графический.

Вопрос: Что понимается под графическим способом описания алгоритмов? В чем состоит преимущество данного способа перед словесным описанием алгоритма?

Ответ: Графический способ описания алгоритма — это изображение логической структуры алгоритма, в котором каждый этап процесса обработки данных представляется в виде геометрических фигур (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых функций. Данный способ наиболее наглядный и распространенный способ описания алгоритмов.

Вопрос: Назовите базовые алгоритмические структуры и поясните их назначение.

Ответ: Для записи алгоритма любой сложности достаточно трех базовых структур:

1. следование — обозначает последовательное выполнение действий;

2. ветвление — соответствует выбору одного из двух вариантов действий;

3. цикл-пока — определяет повторение действий, пока не будет нарушено условие, выполнение которого проверяется в начале цикла.

Вопрос: Каково назначение дополнительных алгоритмических структур? Каким образом они связаны с базовыми алгоритмическими структурами?

Ответ: Дополнительные алгоритмические структуры, производные от базовых, каждая из которых может быть реализована через базовые структуры:

— выбор — выбор одного варианта из нескольких в зависимости от значения некоторой величины;

— цикл-до — повторение некоторых действий до выполнения заданного условия, проверка которого осуществляется после выполнения действий в цикле;

— цикл с заданным числом повторений (счетный цикл) — повторение некоторых действий указанное число раз.

Выводы по практической работе

Был изучен графический способ описания алгоритма решения задачи.

Выполнены следующие задачи:

— ознакомились с основными способами представления алгоритмов;

— освоили графический способ описания алгоритмов.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие и свойства алгоритма, виды, характеристики. Роль алгоритма в построении программы, представление и запись. Словесный, графический, табличный способ. Псевдокод. Примеры известных алгоритмов. Операции над массивами. Уточнение корней уравнения.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.11.2016

Свойства алгоритма как определенного содержания и порядка действий над объектами. Базовые алгоритмические структуры: следование, ветвление, повторение. Структурированные типы данных. Реализация на языке программирования задач при помощи алгоритмов.

контрольная работа [598,6 K], добавлен 06.12.2014

Основные особенности эволюционных алгоритмов. Описание алгоритмов селекции, мутации, скрещивания, применяемых для реализации генетических алгоритмов. Вычисление функции приспособленности. Программная реализация. Тестирование и руководство пользователя.

курсовая работа [1,3 M], добавлен 11.03.2014

Способы организации вычислительного процесса в системах с несколькими процессорами. Разработка программы на основе алгоритмов мультипроцессорных систем при пакетной обработке задач. Вычисление основных показателей эффективности для каждого алгоритма.

курсовая работа [102,3 K], добавлен 21.06.2013

Исследование структуры типовой вычислительной сети. Модель процесса вскрытия вычислительной сети и взаимосвязь основных его этапов. Конфликт в информационной сфере между субъектом и объектом познания. Описания алгоритмов динамического масштабирования.

дипломная работа [2,9 M], добавлен 21.12.2012

Сущность алгоритма: происхождение названия, свойства и основные понятия. Подразделение на виды, структура, формы словесного описания и схематического построения. Запись порядка действий на языках компьютерных языках программирования. Применение в жизни.

презентация [386,7 K], добавлен 21.04.2011

Комплексное исследование истории развития, основных понятий, области применения и особенностей генетических алгоритмов. Анализ преимуществ генетических алгоритмов. Построение генетического алгоритма, позволяющего находить максимум целочисленной функции.

курсовая работа [27,9 K], добавлен 23.07.2011

Источник

2.2. Графический способ описания алгоритма.

Является достаточно наглядным и простым способом описания алгоритма.

Графический способ описания алгоритма — это способ представления алгоритма с помощью общепринятых графических фигур, называемых блок-схемами, каждая из которых описывает один или несколько шагов алгоритма.

Внутри блока записывается описание команд или условий.

Для указания последовательности выполнения блоков используют линии связи ( линии соединения ).

Последовательность блоков и линий образуют блок-схему алгоритма .

ПРАВИЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ БЛОК- СХЕМ АЛГОРИТМА.

1. В блок-схеме можно использовать строго определённые типы блоков.

2. Стрелки на линиях связи можно не ставить при направлении сверху вниз и слева направо; противоположные направления обязательно указывают стрелкой на линии.

3. Для удобства блоки могут помечаться метками(буквами или цифрами).

4. Внутри блока ввода/вывода пишется ВВОД или ВЫВОД и перечисляются имена данных, подлежащих вводу/выводу.

5. Внутри блока действия для присваивания переменных значений используется знак присваивания.

Пример нахождения максимума трех чисел.

2.3. Описание алгоритмов с помощью программ.

Алгоритм, записанный на языке программирования называется программой.

Словесная и графическая форма записи алгоритма предназначены для человека. Алгоритм, предназначенный для исполнителя на компьютере записывается на языке программирования (языке, понятном ЭВМ). Сейчас известно несколько сот языков программирования. Наиболее популярные: Бейсик, Си, Паскаль, Пролог, ПЛ, Ада и т.д.

Пример программы на языке программирования Паскаль:

VAR A,B,C, max: INTEGER;

IF A>B THEN max:=A

IF C>max THEN max:=C;

Вид стандартного графического объекта

Выполняемое действие записывается внутри прямоугольника

Условие выполнения действий записывается внутри ромба

Счетчик кол-во повторов

Последовательность выполнения действий.

33. Базовые структуры алгоритмов

Эта структура предполагает последовательное выполнение входящих в нее инструкций. Существенно, что структура следование, рассматриваемая как единое целое, имеет один вход и один выход.

Разветвление предполагает проверку некоторого условия. В зависимости от того выполняется это условие или нет, выполняется либо одна инструкция, либо другая.

Если на момент проверки условие оказалось выполнено, то будет выполнена инструкция 1, а инструкция 2 игнорируется. Если же оказывается, что условие не выполнено, то будет выполнена инструкция 2, а инструкция 1 игнорируется. Разветвление также имеет один вход и один выход.

Цикл предполагает повторение выполнения некоторой инструкции, а также проверку некоторого условия продолжения повторения этой инструкции. Различают два вида базовых циклов в зависимости от порядка выполнения этих действий: сначала проверка условия выполнения инструкции, а затем ее выполнение (цикл – пока) , или сначала выполнение инструкции, а затем проверка условия повторения ее выполнения (цикл – до) . Также рассматривается цикл со счетчиком. Базовая структура – цикл имеет один вход и один выход.

34. Классификация языков программирования

Существуют различные классификации языков программирования.

По наиболее распространенной классификации все языки программирования, в соответствии с тем, в каких терминах необходимо описать задачу, делят на языки низкого и высокого уровня.

Если язык близок к естественному языку программирования, то он называется языком высокого уровня, если ближе к машинным командам, – языком низкого уровня.

В группу языков низкого уровня входят машинные языки и языки символического кодирования: Автокод, Ассемблер. Операторы этого языка – это те же машинные команды, но записанные мнемоническими кодами, а в качестве операндов используются не конкретные адреса, а символические имена. Все языки низкого уровня ориентированы на определенный тип компьютера, т. е. являются машинно–зависимыми.

Машинно–ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.).

К языкам программирования высокого уровня относят Фортран (переводчик формул – был разработан в середине 50–х годов программистами фирмы IBM и в основном используется для программ, выполняющих естественно – научные и математические расчеты), Алгол, Кобол(коммерческий язык – используется, в первую очередь, для программирования экономических задач), Паскаль, Бейсик (был разработан профессорами Дармутского колледжа Джоном Кемени и Томасом Курцом.), Си (Деннис Ритч – 1972 году), Пролог (в основе языка лежит аппарат математической логики) и т.д.

Языки программирования также можно разделять на поколения:

– языки первого поколения: машинно–ориентированные с ручным управлением памяти на компьютерах первого поколения.

– языки второго поколения: с мнемоническим представлением команд, так называемые автокоды.

– языки третьего поколения: общего назначения, используемые для создания прикладных программ любого типа. Например, Бейсик, Кобол, Си и Паскаль.

– языки четвертого поколения: усовершенствованные, разработанные для создания специальных прикладных программ, для управления базами данных.

– языки программирования пятого поколения: языки декларативные, объектно–ориентированные и визуальные. Например, Пролог, ЛИСП (используется для построения программ с использованием методов искусственного интеллекта), Си++, Visual Basic, Delphi.

Языки программирования также можно классифицировать на процедурные и непроцедурные.

В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий.

Среди процедурных языков выделяют в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т.д. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены следующие структурные языки: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1. Среди операционных известны Фортран, Бейсик, Фокал.

Непроцедурное (декларативное) программирование появилось в начале 70-х годов 20 века, К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки.

В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь делятся на еще более простые задачи и т.д. Один из основных элементов функциональных языков – рекурсия. Оператора присваивания и циклов в классических функциональных языках нет.

В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог. Программа на Прологе содержит, набор предикатов–утверждений, которые образуют проблемно–ориентированную базу данных и правила, имеющие вид условий.

35. Понятие о системе программирования. Интерпретация и компиляция

программирования – это совокупность программ для разработки, отладки и внедрения новых программных продуктов.

Системы программирования обычно содержат:

· среду разработки программ;

· библиотеки справочных программ (функций, процедур);

· редакторы связей и др.

Любой алгоритм, как мы знаем, есть последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования — чем меньше детализация, тем выше уровень языка.

По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования:

машинно-независимые (языки высокого уровня).

Машинные языки и машинно-ориентированные языки — это языки низкого уровня, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных.

Языки же высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека.

Языки высокого уровня делятся на:

алгоритмические (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов;

логические (Prolog, Lisp и др.), которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания;

объектно-ориентированные (Object Pascal, Delphi, C++, Visual Basic, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над ними. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче. Описание действительности в форме системы взаимодействующих объектов естественнее, чем в форме взаимодействующих процедур.

Алгоритмический язык (как и любой другой язык), образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика.

Алфавит – фиксированный для данного языка набор символов (букв, цифр, специальных знаков и т.д.), которые могут быть использованы при написании программы.

Синтаксис — правила построения из символов алфавита специальных конструкций, с помощью которых составляется алгоритм.

Семантика — система правил толкования конструкций языка. Таким образом, программа составляется с помощью соединения символов алфавита в соответствии с синтаксическими правилами и с учетом правил семантики.

Каждый компьютер имеет свой машинный язык, то есть свою совокупность машинных команд, которая отличается количеством адресов в команде, назначением информации, задаваемой в адресах, набором операций, которые может выполнить машина и др.

При программировании на машинном языке программист может держать под своим контролем каждую команду и каждую ячейку памяти, использовать все возможности имеющихся машинных операций.

Но процесс написания программы на машинном языке очень трудоемкий и утомительный. Программа получается громоздкой, труднообозримой, ее трудно отлаживать, изменять и развивать.

Поэтому в случае, когда нужно иметь эффективную программу, в максимальной степени учитывающую специфику конкретного компьютера, вместо машинных языков используют близкие к ним машинно-ориентированные языки (ассемблеры).

Транслятор (англ. translator — переводчик) — это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд.

Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются.

Компилятор (англ. compiler — составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. (Pascal, C).

Интерпретатор (англ. interpreter — истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. (Basic).

Таким образом, алгоритмические языки в значительной мере являются машинно-независимыми. Они облегчают работу программиста и повышают надежность создаваемых программ.

компилятор прогоняет всю программу без её исполнения, а интерпретатор по командно выполняет и обрабатывает запросы . В этом вся суть.

Итерация — это циклическая управляющая структура, которая содержит композицию и ветвление. Она предназначена для организации повторяющихся процессов обработки последовательности значений данных.

Цикл с предусловием начинается с проверки условия выхода из цикла. Это логическое выражение, например I 6. Если условие выхода ложно, то цикл с постусловием прекращает свою работу, в противном случае — происходит повторение действий, указанных в цикле. Повторяющиеся действия в цикле называются «телом цикла».

Источник