Programování. Základní algoritmické konstrukce

Pro tvorbu libovolných programů jsou nutné základní algoritmické konstrukce. Následuje nejjednodušší způsob řešení problémů. Může být použita například pro práci s podobnými příklady. Existují i ​​jiné typy: větvení a smyčka. O nich bude v tomto článku řečeno. Ale nejprve musíte pochopit, o co jde algoritmus.

Algoritmus

Slovo "algoritmus" pochází z latinských algoritmů. Co to znamená? Pravé slovo pochází z názvu matematika, jehož práce padla na 9. století. Díky al-Khwarizmimu pojednání se lidstvo mohlo seznámit s hlavním typem algoritmické konstrukce a obecně s obecnou koncepcí.

Dříve byla přijata forma psaní slova "algoritmus". Nyní se používá jen v některých případech.

Algoritmus je proces, který znamená změnu zdrojových dat, které se vyskytují ve formě diskrétních kroků. S tímto konceptem se každý člověk setkává v životě, ať je to, kdo je. Algoritmy mohou být příprava čaje nebo potravin, násobení nebo doplnění, řešení rovnic apod. Všechny domácí spotřebiče, jejichž pracovní proces je automatizovaný, fungují na úkor jasných kroků předepsaných v paměti procesoru. Tyto algoritmy se nazývají domácí algoritmy. Existují i ​​jiné typy. Zvažte je.

Druhy algoritmů

Základní algoritmické konstrukce jsou rozděleny do několika typů, které budou popsány v tomto pododstavci. Jaké to jsou?

1. Informační. Takové algoritmy pracují s velkým množstvím dat, ale samotný proces jejich zpracování je malý na délku a nekomplikovaný.
2. Manažeři. Práce těchto algoritmů souvisí s informacemi, které jsou poskytovány z jednoho či jiného zdroje. Po obdržení jsou odeslány speciální signály, které zajišťují provoz zařízení.
3. Výpočetní. Na rozdíl od informačních algoritmů popisuje práci s malým množstvím dat, ale produkuje velký pracovní proces.

Ve skutečnosti je algoritmus přesný k nejmenším podrobným instrukcím. Avšak ne všechny tyto údaje lze nazvat popsanou koncepcí. Chcete-li pochopit algoritmus instrukce nebo ne, měli byste zkontrolovat určité vlastnosti.

Vlastnosti algoritmů

Všechny základní algoritmické konstrukce musí mít kroky, které je budou poslouchat. Zvažme tento problém podrobněji.

Pokud zcela sledujete práci algoritmů a jejich vlastností, můžete vidět, že není nutné pochopit jejich komponenty, je zcela jasné, že odpovídají plánu. Dosáhne se správného výsledku, a to i tehdy, když se jen mechanicky držíte nezbytných opatření. Z toho můžeme konstatovat, že kvůli nedostatku významu v povědomí o činnostech může být algoritmus skutečně přidělen k implementaci počítače. Jinými slovy, pro automatizovaná zařízení je tento proces nezbytný.

Jaké vlastnosti mají mít základní algoritmické konstrukce pro co nejpřesnější práci?

1. Jasnost. Každý příkaz by měl být co nejjasnější vzhledem k objektu, který se provádí. Zdá se, že nic není jednodušší než například čerpat tečku v centru, tam je, ale není upřesněn tým, který bude provádět akce, nemůže být provedeno.
2. Účinnost. Co znamená tato vlastnost? Povinné přijetí výsledku. Algoritmus nemůže vést k nějaké odpovědi. Kvůli chybě může dojít k nesprávnému výsledku, který byl požadován, ale přesto to bude. Navíc musí být odpověď získána po určitém počtu kroků.
3. Hmotnost. Každý algoritmus by měl být použitelný pro určitou třídu úkolů. Mezi nimi se mohou v původních datech lišit.
4. Jistota. Každá akce musí mít pouze jednu hodnotu a neumožňuje derivační dešifrování. V ideálním případě, bez ohledu na to, jaký je program spuštěn, by výsledek měl být vždy stejný.
5. Diskrétnost. Algoritmus - postupné kroky. Každý krok je příkaz, nemůžete přeskočit nebo přidat nové.
6. Správnost. Každý algoritmus, který se vztahuje na jakýkoli druh úkolu, musí být pro všechny vhodný. V programování často nevznikají problémy při psaní kroků, které často netrvají dlouho, ale při jejich provádění pro různé druhy otázek. Důležitým krokem bude proto ladění algoritmu. Může pomoci v tomto a základním algoritmickém návrhu, jehož opakování dosáhne lepších výsledků.

Popis algoritmů

Když o tom mluvíme metody záznamu algoritmů, je třeba poznamenat následující:

• Verbální. Jinými slovy, v jazyce, který je vhodný pro vyjádření složky.
• Tabulka. Logicky je algoritmus zapsán do tabulek a zpravidla se používá jako pomocný prvek.
• Formálně verbální. Základem je slovní způsob vysvětlení, ale takové akce také zapisují matematické vzorce nebo symboly.
• Grafické. Takový algoritmus je napsán ve speciálním jazyce blokových diagramů.

Poslední bod by měl být objasněn. Co je blokové schéma? Jedná se o lineární nebo nelineární algoritmus, jehož kroky jsou zaznamenávány pomocí speciálních bloků. Mají vlastní konfiguraci, účel a funkci. V případě takového popisu je algoritmus zapsán v blokových schématech, které jsou propojeny čarami. V nich musíte dále zaznamenat akci (krok).

Algoritmické konstrukce

Někteří argumentují, že algoritmy nemají 3 druhy, ale 4. Hlavní algoritmické konstrukce: lineární, větvící, cyklické. Jaký je důvod této nesprávné koncepce, je nejasný. Pro jednoduché řešení složitých problémů však počítač používá algoritmy těchto tří poměrně velkých skupin. Zvažte je.

1. Lineární. Takový výpočetní proces byl přijat tímto názvem vzhledem k tomu, že všechny akce jsou prováděny v lineární sekvenci, přičemž každý krok se provádí ne více než jednou. Pokud zvážíme schéma problému, pak se bloky v něm nacházejí pod sebou v závislosti na pořadovém čísle úkolu. Lineární algoritmy pracují tak, že směr a význam akcí se nezmění od počátečních dat. Tato metoda řešení je vhodná pro výpočet součtu nebo rozdílu, oblasti obrázku nebo jejího obvodu atd. Hlavním typem algoritmické konstrukce je to.
2. Rozvětvení. Tento výpočetní proces předpokládá přítomnost logického výrazu (dále LV) a volbu stavu (věta "lož" a "pravda"). V každém případě je implementován pouze jeden ze dvou nebo více týmů. Neexistují žádné úkoly a nemohou být, ve kterých budou splněny další možnosti. Pokud existují dvě větve v algoritmu, je to jednoduché, pokud je více než dvě, je to složité. A druhý proces je snadno reprezentován na úkor prvního. Hlavním typem algoritmické konstrukce je jak první, tak druhá. V tomto seznamu jsou také uvedeny tyto druhy.
3. Cyclic. V takovém algoritmu bude nezbytně existovat element, který se opakuje mnohokrát a použijí se různé počáteční údaje. Jinými slovy, takový proces se nazývá cyklus.

Je třeba poznamenat, že všechny základní algoritmické konstrukce (následující, větve, cykly) vzájemně propojují, ačkoli mohou být použity samostatně.

Tvorba cyklů a jejich typů

Co je potřeba k vytvoření smyčky?

• Počítadlo cyklu. Jedná se o proměnnou, která nastavuje počáteční hodnotu a když se akce opakuje, změní se. Musí být nutně součástí algoritmu. Základní algoritmické konstrukce cyklického typu nebudou bez něj fungovat.
• Změňte indikátor výše uvedených údajů před opakováním nového cyklu.
• Kontrola stavu, kdy se počítač rozhodne, zda má cyklus znovu nebo znovu rolovat, není zapotřebí.

Cykly mohou být deterministické a iterativní. První představují opakování akcí s již známým počtem opakování. Iterační cyklus je ten, který se opakuje neurčitě, dokud se podmínka nestane pravdivá nebo nepravdivá.

Základní algoritmus

Za zmínku stojí, že základní algoritmus se nevztahuje na základní algoritmické konstrukce. Co to je? Tento koncept již dlouho nebyl nalezen v moderní literatuře, ale to neznamená, že už neexistuje. Vzhledem k tomu, že při řešení problémů může nastat několik větví nebo opakování, lze vyvodit následující závěr. Základní algoritmické konstrukce (lineární, větvící, cyklické) jsou základní. Ve skutečnosti představují "strukturní jednotku" každé takzvané instrukce.

Lineární algoritmy

Jak je již zřejmé z výše uvedeného, ​​algoritmy jsou lineární a nelineární. Zvažte první možnost. Proč se to říká? Všechno je velmi jednoduché. Otázkou je, že všechny akce, které jsou v algoritmu reprodukovány, mají jednoznačně sekvenční provedení, všechny kroky jsou striktně prováděny jeden po druhém. Obvykle jsou takové úkoly malé a mají nízkou úroveň složitosti.

Příkladem lineárního algoritmu může být proces přípravy čaje:

1. Nalijte vodu do konvice.
2. Vložte varnou konvici na sporák do vaření.
3. Vezmi pohár.
4. Nalijte čaj do šálku.
5. Přidejte cukr.
6. Po varu nalijte do šálku vařící vodu.
7. Vezmi lžíci.
8. Smíchejte cukr.

Programování základních algoritmických konstrukcí je docela obtížné, ale pokud je to otázka lineární algoritmy, pak je často velmi snadno uvědomují.

Vetvící algoritmy

Jak pochopit, že algoritmus je rozvětvený? Stačí, abyste se ujistili, zda existuje výběr dvou nebo více možností, v závislosti na tom, zda je podmínka splněna nebo nikoliv. Každá cesta se nazývá větev.

Hlavním rysem větvení algoritmu je existence podmíněné větve. Stává se to při ověřování výrazu na pravdivý nebo nepravdivý.

Typicky, logické výrazy jsou reprezentovány znaky „méně než“, „větší“, „menší než nebo rovno“, „větší než nebo rovno“, „rovné“, „nejsou stejné.“ Někdy existují varianty, kde je podmínka propojena pomocí příkazů a (a) a nebo (nebo).

Příkladem takového algoritmu může být řešení následujícího problému: pokud se výraz ((x + 3) / 1) rovná pozitivnímu číslu, pak výsledek vyvede na obrazovku, pokud je negativní, informujte uživatele o chybě.

V praxi je velmi jednoduché používat základní algoritmické konstrukce. Rozvětvení je jednou z nejběžnějších metod řešení.

Deterministický cyklus nebo cyklus s počítadlem

Smyčka s počítadlem je smyčka, která obsahuje proměnnou, která změní hodnotu určitým krokem. Krok je nastaven uživatelem nebo předepsán programátorem při psaní zajištění. Většina jazyků pro tuto smyčku používá výkaz pro.

Chcete-li program zobrazit 4 řádky dvakrát:

1. "Jak se máš?"
2. "No, děkuji!"
3. "Jak se máš?"
4. "No, děkuji!"

Je třeba vytvořit deterministický cyklus. Jak to vypadá? Používáme jazyk "Pascal" pro lepší vnímání designu.

1. Pro i: = 1 až 2:

- i je počítadlo smyček, určuje počet opakování v smyčce.

2. Začátek (otevřený složené závorky ke dvěma vět je tělo cyklus opakuje a spolu.)

3. Writeln (lsquo-jak se máš?):

- slovo writeln znamená výstup fráze, která je v jednoduchých uvozovkách.

4. Writeln (lsquo-ok, děkuji).

5. Konec.

6. i: = i + 1.

Jak je vidět, je snadné a dokonce i zajímavé používat základní algoritmické konstrukce. Základní algoritmy jsou skutečně široce známé, bez nich není možné psát programy.

Cyklus s postcondition

Smyčka s post-podmínkou může opakovat nedefinovaný počet akcí, aniž by do nich vložila sponky operátora nebo složená slova. Bude splněn alespoň jednou. Smyčka běží, dokud není podmínka falešná. Zastaví se, když jsou indikátory správné. Na tomto algoritmu je vytvořen algoritmus. Základní algoritmické konstrukce tohoto typu pracují tímto tempem.

Pro realizaci tohoto cyklu vyžaduje provedení opakovat, dokud B. Doslova to znamená „opakujte kroky, dokud je podmínka nepravdivá.“ Proto je přes A opakován proces opakování sám, přes B - data, která v důsledku musí mít správnou hodnotu.

Cyklus s předpokladem

Smyčka s post-podmínkou je konstruována tak, aby byla v každém případě provedena alespoň jednou. Existují však případy, kdy je v případě konkrétního stavu nezbytný cyklus, a pokud není opakování, nemělo by to být. V opačném případě bude výsledek nesprávný. V tomto případě je použita smyčka s předpokladem. Chcete-li jej vytvořit, potřebujete konstrukci "A do B". První příkaz je doslovně přeložen jako "bye". A je stav a B je akce, která se bude opakovat. Celá konstrukce znamená: "Pokud je podmínka správná, proveďte akce".

Všechny základní algoritmické konstrukce fungují pouze v určitých případech. Co jsou to v cyklu s předpokladem? Pokud je nutné, aby se žádná akce opakovala, ale několik, je vhodné použít buď kompozitní operátory nebo speciální závorky. Cyklus nemusí být splněn, pokud není podmínka při jeho zadání pravdivá. Akce se proto budou opakovat, pokud bude správná.

Pomocný algoritmus

Pomocný algoritmus se používá v jiných procesech zadáním pouze jeho jména. Nevztahuje se na základní algoritmické konstrukce. V programovacích jazycích se tento proces činnosti nazývá podprogram. Pro usnadnění práce s kódem a následně jednoduššího řešení problémů je každá akce kombinována do jednoho bloku, což je pomocný algoritmus. Každá z nich může dostat jméno, které vám umožňuje opakovaně se na něj odkazovat.