Біздің әлемде іс жүзінде бәрі кейбір заңдар мен ережелерге бағынады. Заманауи ғылым бір орнында тұрмайды, соның арқасында адамзат көптеген формулалар мен алгоритмдерді біледі, соларға сүйене отырып, сіз табиғат жасаған көптеген әрекеттер мен құрылымдарды есептеп, қайта жасай аласыз және адам ойлап тапқан идеяларды өмірге келтіре аласыз.
Бұл мақалада біз алгоритмнің негізгі ұғымдарын талдаймыз.
Алгоритмдердің пайда болу тарихы
Алгоритм – ХІІ ғасырда пайда болған ұғым. «Алгоритм» сөзінің өзі «Үнді санау туралы» кітабын жазған атақты орта шығыс математигі Мұхаммед әл-Хорезми есімінің латынша түсіндірмесінен шыққан. Бұл кітапта араб сандарын пайдаланып натурал сандарды қалай дұрыс жазу керектігі сипатталған және мұндай сандар үстінен бағанасы бар әрекеттер алгоритмі сипатталған.
12 ғасырда «Үнді есебі туралы» кітабы латын тіліне аударылды, содан кейін бұл анықтама пайда болды.
Алгоритмнің адаммен және машинамен әрекеттесуі
Жасауалгоритм шығармашылық көзқарасты талап етеді, сондықтан тек тірі жан ғана бірізді әрекеттердің жаңа тізімін жасай алады. Бірақ бар нұсқауларды орындау үшін фантазия қажет емес, тіпті жансыз технология мұны шеше алады.
Берілген нұсқаулықты дәл орындаудың тамаша мысалы - ішінде тағамның жоқтығына қарамастан жұмысын жалғастыратын бос микротолқынды пеш.
Алгоритмнің мәнін түсінуді қажет етпейтін субъект немесе объект формальды орындаушы деп аталады. Адам формальды орындаушыға да айналуы мүмкін, бірақ сол немесе басқа әрекет пайдасыз болған жағдайда, ойлаушы орындаушы бәрін өзінше жасай алады. Сондықтан негізгі орындаушылар - компьютерлер, микротолқынды пештер, телефондар және басқа да жабдықтар. Информатикада алгоритм ұғымы өте маңызды. Әрбір алгоритм рұқсат етілген әрекеттерді ескере отырып, белгілі бір тақырыпты күтумен құрастырылады. Субъект нұсқауларды қолдана алатын нысандар орындаушының ортасын құрайды.
Біздің әлемде іс жүзінде бәрі кейбір заңдар мен ережелерге бағынады. Заманауи ғылым бір орында тұрмайды, соның арқасында адамзат көптеген формулалар мен алгоритмдерді біледі, олардан кейін табиғаттың көптеген әрекеттері мен жаратылыстарын есептеп, қайта жасауға және адам ойлап тапқан идеяларды өмірге келтіруге болады. Бұл мақалада біз алгоритмнің негізгі түсініктерін талдаймыз.
Алгоритм дегеніміз не?
Біз өмір бойы орындайтын әрекеттердің көпшілігі бірқатар ережелерді сақтауды талап етеді. Адамның қаншалықты дұрыс түсінігі барнені, қалай және қандай ретпен орындауы өзіне жүктелген міндеттердің сапасы мен нәтижесіне байланысты. Бала кезінен ата-аналар баласына негізгі әрекеттердің алгоритмін әзірлеуге тырысады, мысалы: ояту, төсек жинау, тістерді жуу және тазалау, жаттығулар жасау, таңғы ас ішу және т.б., адам жасайтын тізім. Оның бүкіл өмірін таңертеңгі уақытта алгоритмнің бір түрі деп санауға болады.
Алгоритм – белгілі бір мәселені шешу үшін адам орындауға қажетті нұсқаулар жинағына жататын ұғым.
Жалпы, алгоритмнің көптеген анықтамалары бар, оны бірнеше ғалымдар әртүрлі сипаттайды.
Егер адамның күнделікті қолданатын алгоритмі әркім үшін әр түрлі болса және орындаушының жасы мен жағдайына байланысты өзгеруі мүмкін болса, онда математикалық есепті шешу үшін орындау қажет әрекеттер жиынтығы. немесе технологияны пайдалану барлығына бірдей және әрқашан өзгеріссіз қалады.
Алгоритмнің басқа түсінігі бар, алгоритмдердің түрлері де әртүрлі - мысалы, мақсатты көздеген адам үшін және технология үшін.
Біздің ақпараттық технологиялар ғасырында адамдар күн сайын басқа адамдар өздерінен бұрын жасаған нұсқаулар жинағын орындайды, өйткені технология пайдаланылған кезде бірқатар әрекеттердің дәл орындалуын талап етеді. Сондықтан мектеп мұғалімдерінің басты міндеті – балаларды алгоритмдерді қолдануды үйрету, қолданыстағы ережелерді қазіргі жағдайға сәйкес тез меңгеру және өзгерту. Алгоритмнің құрылымы солардың бірі болып табыладыұғымдар, ол әр мектептегі математика және информатика сабағында оқытылады.
Алгоритмнің негізгі қасиеттері
1. Дискреттілік (жеке әрекеттер тізбегі) - кез келген алгоритм қарапайым әрекеттер тізбегі ретінде ұсынылуы керек, олардың әрқайсысы алдыңғысы аяқталғаннан кейін басталуы керек.
2. Белгілілік - алгоритмнің әрбір әрекеті орындаушының сұрақтары және әрекет еркіндігі болмайтындай қарапайым және түсінікті болуы керек.
3. Тиімділік – алгоритмнің сипаттамасы барлық нұсқауларды орындағаннан кейін тапсырма өзінің логикалық соңына жетуі үшін анық және толық болуы керек.
4. Массалық таңба – алгоритм есептердің барлық класына қатысты болуы керек, оны алгоритмдегі сандарды өзгерту арқылы ғана шешуге болады. Соңғы тармақ алгоритмдерге емес, жалпы барлық математикалық әдістерге қатысты деген пікір бар.
Көбінесе мектептерде балаларға алгоритмдерді жақсырақ түсіну үшін мұғалімдер аспаздық кітаптан ас әзірлеу, рецепт бойынша дәрі жасау немесе мастер-класс негізінде сабын жасау процесін жасау мысалдарын пайдаланады. Алайда, алгоритмнің әрбір элементі оны мүлдем кез келген адам және тіпті машина орындай алатындай анық болуы керек деп айтатын алгоритмнің екінші қасиетін ескере отырып, кем дегенде қандай да бір түрді қажет ететін кез келген процесс деген қорытынды жасауға болады. қиялға байланысты алгоритмді атауға болмайды. Ал аспаздық пен қолөнер белгілі бір дағдыларды және жақсы дамыған қиялды қажет етеді.
Алгоритмдердің әртүрлі түрлері бар,бірақ негізгі үшеуі бар.
Циклдік алгоритм
Бұл түрінде кейбір элементтер бірнеше рет қайталанады. Мақсатқа жету үшін қайталанатын әрекеттер тізімі алгоритмнің негізгі бөлігі деп аталады.
Циклдің итерациясы – цикл денесіне кіретін барлық элементтердің орындалуы. Тұрақты рет белгілі бір рет орындалатын цикл бөліктері бекітілген саны бар цикл деп аталады. итерация саны.
Жиілігі бірқатар шарттарға байланысты циклдің сол бөліктері анықталмаған деп аталады.
Циклдың ең қарапайым түрі бекітілген.
Циклдік алгоритмдердің екі түрі бар:
- Алдын ала шарты бар цикл. Бұл жағдайда цикл денесі орындалмас бұрын оның жағдайын тексереді.
- Пост шарты бар цикл. Пост шарты бар циклде шарт цикл аяқталғаннан кейін тексеріледі.
Алгоритмдердің сызықтық түрлері
Мұндай схемалардың нұсқаулары берілген реттілік бойынша бір рет орындалады. Мысалы, төсек жасау немесе тіс тазалау процесін сызықтық алгоритм деп санауға болады. Бұл түр тек қосу және азайту амалдары болатын математикалық мысалдарды да қамтиды.
Тармақталу алгоритмі
Тармақталған түрдегі бірнеше опция бар, олардың қайсысы шартқа байланысты қолданылады.
Мысал. Сұрақ: Жаңбыр жауып жатыр ма? Жауап нұсқалары: «Иә» немесе «Жоқ». Егер а«иә» – қолшатырды ашыңыз, «жоқ» болса – қолшатырды сөмкеге салыңыз.
Көмекші алгоритм
Көмекші алгоритмді тек оның атын көрсету арқылы басқа алгоритмдерде пайдалануға болады.
Алгоритмдерден табылған терминдер
Шар «егер» және «онда» сөздерінің арасында.
Мысалы: ағылшын тілін білсеңіз, біреуін басыңыз. Бұл сөйлемдегі "сіз ағылшын тілін білесіз" деген сөйлемнің бөлігі шарт болады.
Деректер – белгілі бір семантикалық жүктемені көтеретін және оны осы алгоритм үшін жіберуге және пайдалануға болатындай етіп берілген ақпарат.
Алгоритмдік процесс – белгілі бір деректерді пайдаланып алгоритм бойынша есепті шешу.
Алгоритм құрылымы
Алгоритмнің құрылымы басқаша болуы мүмкін. Тұжырымдамасы оның құрылымына да байланысты болатын алгоритмді сипаттау үшін бірнеше түрлі әдістерді қолдануға болады, мысалы: ауызша, графикалық, арнайы жасалған алгоритмдік тілді қолдану.
Қандай әдіс қолданылатыны бірнеше факторларға байланысты: тапсырманың күрделілігі, мәселені шешу процесі қаншалықты егжей-тегжейлі болуы керек және т.б.
Алгоритмнің графикалық нұсқасы
Графикалық алгоритм – белгілі бір геометриялық фигуралар бойынша белгілі бір мәселені шешу үшін орындалуы қажет әрекеттердің ыдырауын білдіретін ұғым.
Графикалық диаграммалар кездейсоқ көрсетілмейді. Олардың мүмкіндігі болуы үшінкез келген адамды түсіну үшін блок-схемалар мен Насси-Шнайдерман құрылымдық сызбалары жиі пайдаланылады.
Сонымен қатар блок-схемалар ГОСТ-19701-90 және ГОСТ-19.003-80 бойынша сызылады. Алгоритмде қолданылатын графикалық фигуралар былай бөлінеді:
- Негізгі. Негізгі кескіндер мәселені шешу кезінде деректерді өңдеуге қажетті әрекеттерді көрсету үшін пайдаланылады.
- Көмекші. Көмекші кескіндер мәселені шешудің ең маңызды емес, жеке элементтерін көрсету үшін қажет.
Графикалық алгоритмде деректерді көрсету үшін пайдаланылатын геометриялық фигуралар блоктар деп аталады.
Барлық блоктар "жоғарыдан төменге" және "солдан оңға" ретімен жүреді - бұл ағынның дұрыс бағыты. Дұрыс реттілікпен блоктарды бір-бірімен байланыстыратын сызықтар бағытты көрсетпейді. Басқа жағдайларда сызықтардың бағыты көрсеткілермен көрсетіледі.
Дұрыс алгоритм схемасында логикалық операциялар мен жағдайды тексеруге жауапты өңдеу блоктарынан бір шығудан көп және блоктардан екіден аз шығу болмауы керек.
Алгоритмді қалай дұрыс құруға болады?
Алгоритм құрылымы, жоғарыда айтылғандай, ГОСТ бойынша құрастырылуы керек, әйтпесе ол басқаларға түсінікті және қолжетімді болмайды.
Жалпы жазу әдістемесі келесі элементтерді қамтиды:
Бұл схема арқылы қандай мәселені шешуге болатыны белгілі болатын атау.
Әр алгоритмнің басы мен соңы анық белгіленген болуы керек.
Алгоритмдербарлық деректер, кіріс және шығыс екеуі анық және анық сипатталуы керек.
Алгоритмді құрастыру кезінде таңдалған деректер бойынша мәселені шешуге қажетті әрекеттерді орындауға мүмкіндік беретін әрекеттерді ескеру қажет. Алгоритмнің шамамен көрінісі:
- Химияның атауы.
- Дерек.
- Бастау.
- Командалар.
- Соңы.
Сұлбаны дұрыс құрастыру алгоритмдерді есептеуді айтарлықтай жеңілдетеді.
Алгоритмдегі әртүрлі әрекеттерге жауапты геометриялық пішіндер
Көлденең сопақ - басы мен соңы (соңы белгісі).
Көлденең төртбұрыш - есептеу немесе басқа әрекеттер (процесс белгісі).
Көлденең параллелограмм - кіріс немесе шығыс (деректер белгісі).
Көлденең ромб - жағдайды тексеру (шешім белгісі).
Ұзартылған, көлденең алтыбұрыш - модификация (дайындық белгісі).
Алгоритм үлгілері төменде көрсетілген.
Алгоритм құрудың формула-вербалды нұсқасы.
Формула-вербалды алгоритмдер ерікті түрде, тапсырма жататын саланың кәсіби тілінде жазылады. Осындай жолмен әрекеттерді сипаттау сөздер мен формулалар арқылы жүзеге асырылады.
Информатикадағы алгоритм түсінігі
Компьютер өрісінде барлығы алгоритмдерге негізделген. Арнайы код түрінде енгізілген нақты нұсқауларсыз ешқандай техника жұмыс істемейді немесебағдарламасы. Информатика сабақтарында студенттер алгоритмдердің негізгі ұғымдарын беруге тырысады, оларды қалай пайдалану керектігін және оларды өздігінен құруды үйретеді.
Информатикада алгоритмдерді құру және пайдалану, мысалы, математикадағы есепті шешуге арналған нұсқауларды орындаудан гөрі шығармашылық процесс.
Бағдарламалау саласында бейхабар адамдарға өз бағдарламаларын жасауға көмектесетін арнайы «Алгоритм» бағдарламасы да бар. Мұндай ресурс информатикада алғашқы қадамдарын жасап жатқан және өз ойындарын немесе кез келген басқа бағдарламаларды жасағысы келетіндер үшін таптырмас көмекші бола алады.
Екінші жағынан, кез келген бағдарлама алгоритм болып табылады. Бірақ егер алгоритм өз деректерін енгізу арқылы орындалуы қажет әрекеттерді ғана орындаса, онда бағдарлама дайын деректерді алып жүреді. Тағы бір айырмашылығы, бағдарлама патенттелген және жеке меншік болуы мүмкін, бірақ алгоритм олай емес. Алгоритм бағдарламаға қарағанда кеңірек ұғым.
Қорытынды
Бұл мақалада біз алгоритм ұғымын және оның түрлерін талдадық, графикалық схемаларды дұрыс жазуды үйрендік.
