Информатика. 11 класс
Конспект урока
Информатика, 11 класс. Урок № 1.
Тема — Понятие алгоритма. Свойства алгоритма. Способы записи алгоритма. Понятие сложности алгоритма
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: алгоритм, свойства алгоритма: дискретность, детерминированность, понятность, результативность, конечность, массовость, исполнитель алгоритма, сложность алгоритма
Глоссарий по теме: алгоритм, исполнитель алгоритма, дискретность, детерминированность, понятность, конечность, массовость, сложность алгоритма.
Основная литература по теме урока:
Л. Л. Босова, А. Ю. Босова. Информатика. Базовый уровень: учебник для 11 класса
— М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017
Дополнительная литература по теме урока:
К. Ю. Поляков, Е. А. Еремин. Информатика углубленный уровень: учебник для 10 класса: часть 2 — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013
И. Г. Семакин, Т. Ю. Шеина, Л. В. Шестакова Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 10 класса — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010
Теоретический материал для самостоятельного изучения
На протяжении всей жизни, в учебе, на работе или в быту человек сталкивается с необходимостью решения огромного количества задач.
Для решения любой задачи надо знать, что дано и что следует получить. Для получения результатов необходимо знать способ решения задачи, т. е. располагать алгоритмом.
Алгоритм — это точная конечная система предписаний, определяющая содержание и порядок действий исполнителя над некоторыми объектами для получения искомого результата.
Исполнитель алгоритма — это субъект или устройство, способные правильно интерпретировать описание алгоритма и выполнить содержащийся в нем перечень действий.
Исполнители бывают неформальными и формальными.
В информатике рассматривают только формальных исполнителей, которые не понимают и не могут понять смысл даваемых команд. К этому типу относятся все технические устройства, в том числе и компьютер.
Дискретность — алгоритм состоит из отдельных команд, каждая из которых выполняется за конечное число шагов.
Детерминированность (или определенность) — при каждом запуске алгоритма с одними и теми же исходными данными должен быть получен один и тот же результат.
Понятность — алгоритм содержит только те команды, которые входят в систему команд исполнителя, для которого он предназначен.
Конечность (или результативность) — для корректного набора данных алгоритм должен завершиться через конечное время с вполне определенным результатом. При этом результатом может быть и сообщение о том, что задача не имеет решений.
Массовость — алгоритм предназначен для решения не одной частной задачи, а для некоторого класса задач.
Способы записи алгоритмов
Алгоритмы можно записывать разными способами:
— на естественном языке;
— графически в виде блок-схем;
— в виде программы на каком-либо языке программирования.
Если задача имеет алгоритмическое решение вообще, то можно придумать множество алгоритмов ее решения. Критерием выбора наилучшего алгоритма является сложность алгоритма — количество элементарных действий, которые выполняет исполнитель при решении задачи, пользуясь данным алгоритмом.
Сложность алгоритма принято обозначать O(n) (читается «О большое от эн»).
Сложность алгоритма выражают в виде функции от объема входных данных.
Лучшим считается алгоритм, имеющий наименьшую сложность.
Источник
Информатика
Алгоритмы и способы их описания.
Алгоритм — это система точных и понятных предписаний о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения любой задачи данного типа.
Примеры: правила сложения, умножения, решения алгебраических уравнений и т.п.
1.Универсальность (массовость) — применимость алгоритма к различным наборам исходных данных.
2.Дискретность — процесс решения задачи по алгоритму разбит на отдельные действия.
3.Конечность — каждое из действий и весь алгоритм в целом обязательно завершаются.
4.Результативность — по завершении выполнения алгоритма обязательно получается конечный результат.
5.Выполнимость (эффективность) — результата алгоритма достигается за конечное число шагов.
6.Детерминированность (определенность) — алгоритм не должен содержать предписаний, смысл которых может восприниматься неоднозначно. Т.е. одно и то же предписание после исполнения должно давать один и тот же результат.
7.Последовательность – порядок исполнения команд должен быть понятен исполнителю и не должен допускать неоднозначности.
1. вычислительные алгоритмы , работающие со сравнительно простыми видами данных, такими как числа и матрицы, хотя сам процесс вычисления может быть долгим и сложным;
2. информационные алгоритмы , представляющие собой набор сравнительно простых процедур, работающих с большими объемами информации (алгоритмы баз данных);
3. управляющие алгоритмы , генерирующие различные управляющие воздействия на основе данных, полученных от внешних процессов, которыми алгоритмы управляют.
По типу передачи управления алгоритмы бывают: основные (главные выполняемые программы) и вспомогательные (подпрограммы).
Для задания алгоритма необходимо описать следующие его элементы:
1.набор объектов, составляющих совокупность возможных исходных данных, промежуточных и конечных результатов;
3.правило непосредственной переработки информации (описание последовательности действий);
5.правило извлечения результатов.
Способы описания алгоритмов.
Символьный, когда алгоритм описывается с помощью специального набора символов (специального языка).
Словесная форма записи алгоритмов обычно используется для алгоритмов, ориентированных на исполнителя-человека. Команды такого алгоритма выполняются в естественной последовательности, если не оговорено противного.
Графическая запись с помощью блок-схем осуществляется рисованием последовательности геометрических фигур, каждая из которых подразумевает выполнение определенного действия алгоритма. Порядок выполнения действий указывается стрелками. Графическая запись алгоритма имеет ряд преимуществ: каждая операция вычислительного процесса изображается отдельной геометрической фигурой и графическое изображение алгоритма наглядно показывает разветвления путей решения задачи в зависимости от различных условий, повторение отдельных этапов вычислительного процесса и другие детали.
Правила создания блок – схем:
1.Линии, соединяющие блоки и указывающие последовательность связей между ними, должны проводится параллельно линиям рамки.
2.Стрелка в конце линии может не ставиться, если линия направлена слева направо или сверху вниз.
3.В блок может входить несколько линий, то есть блок может являться преемником любого числа блоков.
4.Из блока (кроме логического) может выходить только одна линия.
5.Логический блок может иметь в качестве продолжения один из двух блоков, и из него выходят две линии.
6.Если на схеме имеет место слияние линий, то место пересечения выделяется точкой. В случае, когда одна линия подходит к другой и слияние их явно выражено, точку можно не ставить.
7.Схему алгоритма следует выполнять как единое целое, однако в случае необходимости допускается обрывать линии, соединяющие блоки.
В линейном алгоритме операции выполняются последовательно, в порядке их записи. Каждая операция является самостоятельной, независимой от каких-либо условий. На схеме блоки, отображающие эти операции, располагаются в линейной последовательности.
В алгоритме с ветвлением предусмотрено несколько направлений (ветвей). Каждое отдельное направление алгоритма обработки данных является отдельной ветвью вычислений. Направление ветвления выбирается логической проверкой, в результате которой возможны два ответа:
1.«да» — условие выполнено.
2.«нет» — условие не выполнено.
Циклические алгоритмы содержат цикл – это многократно повторяемый участок алгоритма.Различают циклы с предусловием и постусловием.Также циклы бывают детерминированные и итерационные.Цикл называется детерминированным, если число повторений тела цикла заранее известно или определено. Цикл называется итерационным, если число повторений тела цикла заранее неизвестно, а зависит от значений параметров (некоторых переменных), участвующих в вычислениях.
Источник
Алгоритм. Его виды и свойства
Презентация к уроку
Цель урока: Формирования у учащихся правильного понимания алгоритмов, их свойств, видов и практических навыков составления алгоритмов.
Задачи урока:
Дидактические: Обеспечить условия:
- для изучения и закрепления основных понятия по теме;
- для усвоения, закрепления темы.
Воспитательные: Обеспечить условия:
- для воспитания чувства коллективизма и взаимопомощи, культуры общения;
- для критического отношения к своему труду, умение оценивать его.
Развивающие: Обеспечить условия:
- для развития мыслительной деятельности учащихся, умения анализировать, сравнивать, обобщать и делать выводы;
- для развития самостоятельности, логического изложения мыслей.
Демонстрационный материал к уроку:
- Мультимедийная презентация
- Портрет Мухаммеда Бен Муссы аль-Хорезми.
Ход урока
- Организационный момент. (2 мин.)
- Актуализация знаний. Постановка учебной задачи. (3 мин.)
- Изложение нового материала. (30 мин.)
- Закрепление нового материала (10 мин.)
Понятие алгоритма
Появление алгоритмов связывают с зарождением математики.
Более 1000 лет назад (825 г.)ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Ждафар) Мухаммед бен Мусса аль-Хорезми создал книгу по математике, в тором описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами.
Алгоритм – описание последовательности действий, исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.
Алгоритм — понятное и точное предписание исполнителю выполнить конечную последовательность команд, приводящих от исходных данных к искомому результату.
Свойства алгоритма
- Дискретность
- Детерминированность
- Массовость
- Результативность
- Конечность
- Дискретность (от лат.Discretus–разделенный , прерывистый) – это свойство предполагает, что любой алгоритм должен состоять из последовательности шагов, следующих друг за другом.
- Детерминированность (от лат. Determinate – определенность, точность) — это свойство указывает, что любое действие в алгоритме должно быть строго и недвусмысленно определенно и описано для каждого случая.
- Массовость – это свойство подразумевает, что один и тот же алгоритм может применяться для решения целого класса задач, отличающихся исходными данными.
- Результативность (конечность) алгоритма — исполнение алгоритма должно закончиться за конечное число шагов.
Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.
Пример: Алгоритм «Зарядка»
- Потянитесь, лежа в постели.
- Сядьте на кровати, поставив ноги на пол.
- Нагнитесь вперед, пытаясь достать руками пальцы ног.
- Выгните спину дугой.
- Сосчитайте до 10.
- Вернитесь в исходное положение.
При словесно-формульном способе алгоритм записывается в виде текста с формулами по пунктам, определяющим последовательность действий.
Пусть, например, необходимо найти значение следующего выражения:
Словесно-формульным способом алгоритм решения этой задачи может быть записан в следующем виде:
- Ввести значения а и х.
- Сложить х и 6.
- Умножить а на 2.
- Вычесть из 2а сумму (х+6).
- Вывести у как результат вычисления выражения.
При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.
Виды алгоритма
Линейный алгоритм – это такой, в котором все операции выполняются
последовательно одна за другой.
Пример: Алгоритм посадки дерева.
- Выкопать в земле ямку;
- Опустить в ямку саженец;
- Засыпать ямку с саженцем землей;
- Полить саженец водой.
Разветвляющийся алгоритм – это алгоритм в котором выполняется либо одна, либо другая группа действий в зависимости от истинности или ложности условия.
Полная форма
Если , то , иначе
Неполная форма
Пример: Если на улице дождь, то останемся дома, а если нет то идем гулять.
Циклический алгоритм – действия повторяются до тех пор, пока выполняется заданное условие.
Цикл с известным числом повторений
Цикл с известным числом повторений часто называют «циклом ДЛЯ»
Пример: Алгоритм «Упражнение для глаз»
- Возьмите карандаш.
- Установите его в исходное положение у кончика носа
- Повторите 10 раз, следя за движение карандаша:
- Переместите карандаш на расстояние вытянутой руки;
- Верните карандаш в исходное положение
- Положите карандаш
- Конец алгоритма
Цикл с постусловием
Цикл с неизвестным числом повторений, в тором выход из цикла осуществляется при выполнении условия, принято называть «циклом с постусловием» или «циклом ПРИ»
- Удобно положите левую руку ладонью вверх.
- Два пальца правой руки положите на запястье левой руки.
- Заметьте положение секундной стрелки
- Сосчитайте очередной удар
- Посмотрите на часы
- Если секундная стрелка прошла полный круг, то закончите действия, иначе перейдите к п.4
Цикл с предусловием
Цикл с известным числом повторений, в котором цикл продолжается, пока выполняется условие, принято называть «циклом с предусловием» или «циклом ПОКА»
- Подойдите к бочке
- Если бочка неполна (есть место для воды) , то перейдите к п.3, иначе конец алгоритма.
- Наберите ведро воды
- Вылейте ведро в бочку
- Перейдите к п.2.
Источник
