Способы описания алгоритмов 10 класс

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

Конспект урока «Алгоритмы и способы их описания»

Тема занятия: Алгоритмы и способы их описания

Тип урока: комбинированный

Способствовать формированию понятия алгоритма, его свойств и видов;

Развивать знания, умения и навыки для использования современных информационных технологий воспитание информационной культуры учащихся, внимательность, аккуратность, дисциплинированность, усидчивости;

Способствовать воспитанию информационной культуры, наблюдательности, внимательности, развитию алгоритмического мышления, познавательного интереса

Формы учебной деятельности учащихся : индивидуальная, коллективная, познавательная, исследовательская

Оснащение: тетради, учебник, раздаточный материал практической работы, ПО — задачи на алгоритм, язык программирования Паскаль

Ход урока

I. Организационный этап:

Приветствие, фиксация отсутствующих.

Проверка подготовки студентов к практическому занятию.

Раскрытие общей цели урока и плана его проведения.

II . Этап изучения нового материала.

В 1983 году отмечалось 1200-летие со дня рождения величайшего средневекового ученого Средней Азии Мухамеда ибн Мусы аль-Хорезми. С именем этого ученого связано понятие алгоритма.

Алгоритм – точное, понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Алгоритм может представлять собой некоторую последовательность вычислений, а может — последовательность действий нематематического характера. Для любого алгоритма справедливы общие закономерности — свойства алгоритма.

Дискретность.

Понятность

Детерминированность

Массовость

Результативность

Дискретность — это свойство алгоритма, когда алгоритм разбивается на конечное число элементарных действий (шагов).

Понятность — свойство алгоритма, при котором каждое из этих элементарных действий (шагов) являются законченными и понятными.

Детерминированность — свойство, когда каждое действие должно пониматься в строго определённом смысле, чтобы не оставалась места произвольному толкованию. чтобы каждый, прочитавший указание, понимал его однозначно.

Массовость — свойство, когда по данному алгоритму должна решаться не одна, а целый класс подобных задач.

Результативность – свойство, при котором любой алгоритм в процессе выполнения должен приводить к определённому результату. Отрицательный результат также является результатом.

Алгоритм может быть записан различными способами: на естественном языке в виде описания; в виде графических блок-схем; на специальном алгоритмическом языке. В школе на уроках информатики для записи алгоритмов используется, так называемый, «школьный алгоритмический язык». Этот язык по существу является «мёртвым» языком, так как на нём не работают компьютеры, и мы не будем им пользоваться. Запись алгоритмов на родном языке доступна и удобна. Примеров таких записей множество, хотя бы книга кули нарных рецептов есть не что иное, как сборник алгоритмов, написанных на родном языке.

Существенным недостатком такой записи является недостаточная наглядность, что особенно сказывается, когда алгоритм имеет много ветвлений. Поэтому, мы будем записывать наши алгоритмы в виде блок-схемы.

Способы задания алгоритмов.

Словесное описание (на языке исполнителя).

Словесная запись алгоритма представляет собой последовательность этапов обработки данных и задается в произвольном изложении на естественном языке. Ориентирована на исполнителя-человека

Источник

Конспект урока в 10 классе на тему «Структура алгоритма.»

Тема: Структура алгоритма.

Тип урока : ознакомление с новым материалом.

Способствовать развитию алгоритмического мышления;

Дать понятие алгоритма, рассказать о свойствах, дать классификацию алгоритмов;

Познакомить с формой записи алгоритмов – блок-схема.

Оборудование : проектор, презентация.

Приветствие, посадка, перекличка.

2 Актуализация опорного материала

Ребята, скажите пожалуйста, что такое алгоритм? Где нам приходится сталкиваться с этим понятием?

3 Изложение материала

Происхождение термина «алгоритм» связано с математикой. История его возникновения такова. В IX веке в Багдаде жил ученый ал(аль)-Хорезми (полное имя — Мухаммед бен Муса ал-Хорезми, т.е. Мухаммед сын Мусы из Хорезма), математик, астроном, географ. В одном из своих трудов он описал десятичную систему счисления и впервые сформулирован правила выполнения арифметических действии над целыми числами и обыкновенными дробями. Арабский оригинал этой книги был утерян, но остался латинский перевод XII в., по которому Западная Европа ознакомилась с десятичной системой счисления и правилами выполнения арифметических действий.

Ал-Хорезми стремился к тому, чтобы сформулированные им правила были понятными. Достичь этого в IX в., когда еще не была разработана математическая символика (знаки операций, скобки, буквенные обозначения и т.д.), было трудно. Однако ему удаюсь выработать четкий стиль строгого словесного предписания, который не давал читателю возможность уклониться от предписанного или пропустить какие-нибудь действия.

Правила в книгах см-Хорезми в латинском переводе начинались словами «Алгоризми сказал». В других латинских переводах автор именовался как Алгоритмус. Со временем было забыто, что Алгоризми (Алгоритмус) — это автор правил, и эти правила стали называть алгоритмами. Многие столетия разрабатывались алгоритмы для решения все новых и новых классов задач, но само понятие алгоритма не имело точного математического определения.

В настоящее время понятие алгоритма уточнено, и сделано в XX веке в рамках науки, называемой теорией алгоритмов.

Исполнитель алгоритма — это некоторая абстрактная или реальная система способная выполнять действие предписываемые алгоритмом (техническое, биологическое или биотехническое).

Технический исполнитель – банкомат;

Биологический — человек, живой организм;

Биотехника — искусственный интеллект.

Дискретность (раздельность, прерывность) – алгоритм должен быть записан в виде последовательности шагов или этапов.

Понятность исполнитель алгоритма должен знать, как этот алгоритм выполнять.

Определенность (детерминированность) каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола.

Благодаря этому свойству выполнения алгоритма носит механический характер и не требует дополнительных указаний .

Результативность (конечность ) алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

Массовость алгоритм разрабатывается в общем виде, чтобы его можно было применить для решения однотипных задач. При этом исходные данные выбираются из некоторых областей, которые называются областью применения алгоритмов.

Способы записи алгоритмов

Если свойства определенности и дискретности сохраняются с некоторой степенью точности т.е. в программе возможна перестановка шагов или она содержит желательные, но не обязательные шаги, то это не алгоритм, а алгоритмическое предписание.

Всякий алгоритм рассчитан на определенного исполнителя. Им может быть человек, робот, компьютер и т.д. у каждого исполнителя есть своя система команд. Составляя алгоритм нужно учитывать на какого исполнителя он рассчитан. Выполнять алгоритм, исполнитель может не вникая в смысл того, что он делает, для чего делает и тем не менее получит нужный результат. В таких случаях говорят, что алгоритм выполняется формальна.

Формы записи алгоритмов:

Словесный представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм представляет собой произвольное изложение на естественном языке

Графический — последовательности связанных между собой блоков каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий.

Такое графическое представление называется блок схемой -ориентированный граф указывающий порядок исполнения команд алгоритма.

Графические формы записи алгоритмов:

Основные алгоритмические структуры

Следование(линейный алгоритм) Циклы

Ветвление

+

Следование – команды выполняются одна за другой в том порядке, в котором они записаны в алгоритме.( (Пример. Алгоритм открывания двери в квартиру: достать ключ, вставить в замочную скважину, повернуть нужное количество раз, достать ключ, открыть дверь. закрыть дверь)

Ветвление — данные влияют на ход выполнения алгоритма, т.е. в зависимости от условия выполняются те или иные действия алгоритма. (Пример, Алгоритм «попадания» в свою квартиру: позвонить в квартиру; если есть кто-то дома дождаться когда откроют дверь и войти в квартиру, если нет никого дома достать ключ; . )

Цикл(повторение) — в процессе выполнения алгоритма многократно повторяется определенный набор команд. (Пример. (Мытье 10 тарелок: взять тарелку, помыть, поставить в сушку, взять тарелку, помыть, поставить в сушку и т. д. пока не закончатся тарелки.)

4 Применение полученных знаний

Задача исполнить команды алгоритма при а=1, b =2, с=3

умножить b на b . результат записать в R 1 ;

умножить а на с, результат записать в R 2;

умножить 4 на R 2. результат записать в R 3;

вычесть R 3 из R 1. результат записать в d ( d = -8)

Восстановим формулу вычисления: d = Rl — R 3= b * b -4* R 2 : = b 2 -4 ac

Это пример формального исполнителя алгоритма.

Задача2 Нарисовать блок-схему для возведения любого целого числа в квадрат.

Первичная проверка знаний

Что такое алгоритм?

Какими свойствами должен обладать алгоритм?

Приведите примеры исполнителей алгоритмов?

Какие способы записи существуют?

Приведите пример алгоритмических структур?

5. Подведение итогов урока. Выставление оценок. (Учитель отмечает наиболее активных учащихся, выставляет оценки. В конце урока всем учащимся раздает буклеты-памятки, которые можно использовать при подготовке к следующему уроку).

Источник