Алгоритмдер және оларды сипаттау тәсілдері

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны:

Кіріспе
Негізгі бөлім

Алгоритм дегеніміз не?
Алгоритмді сипаттау әдістері
Алгроитмнің құрылымдары туралыСимвол типті берілгендерді өңдеу тәсілдеріҚорытынды

Кіріспе

Алгоритм ұғымы ақпараттану ақпарат сияқты іргелі ұғымдардың қатарына жатады. Бұл атаудың мағынасын түсіну үшін оған жан -жақты талдау жасаған жөн.

Алгоритм дегеніміз не? Бұл сұраққа жауап берер алдында шамалы тарихқа жүгінелік. Алгоритм атауы атақты араб математигі а-бу Жафар Мұхаммед ибн Мұса әл-Хорезми (763-850ж) есімінің латынша Algorithmi (Алгоритми) болып жазылуынан шыққан. Ол санаудың ондық жүйесінде көпорынды сандар мен арифметикалық амалдардың орындалу ережесін ұсынған. Бұл ережелер қосынды мен көбейтіндіні табуға арналған амалдарды орындауға қажетті тізбектен құрылған. Сол ереже осы күнге дейін қолданылып келеді.

Оған дейін де арифметикалық амалдарды орындаудың көптеген ережелері болған. Онда негізінде сандардың ерекшеліктеріне көп көңіл бөлінген. Ал әл- Хорезми көп орынды сандардың бәріне ортақ және барлық сандарға жарамды ереже ұсынған. Әл- Хорезмидің ұсынған тәсілін жақтаушыларды алгоритмдіктер деп, ал алгоритм ұғымын бірқатар қасиеттері бар ережелер жүйесі деп атаған.

Қазіргі кезде алгоритм ұғымы тек матеметикалық есептерді шешу әдістерімен ғана шектелмейді. Оның мағынасы одан әлдеқайда кең. Әрбір компьютер алдын ала берілген алгоритмме, яғни жоспармен жұмыс істейді. Алгоритмді заңдылық, реттелген амалдар жиыны, кезекпен орындалатын операциялар тізімі деп ұғынған жөн. Бұл ұғым қазіргі кезде кеңінен қолданылып жүр. Оның көптеген анықтамалары да бар.

Негізгі бөлім

1 Алгоритм дегеніміз не?

Алгоритм - берілген есептің шығару жолын реттелген амалдар тізбегі түріне келтіру. Кез келген есепті қарапайым амалдарды тізбектей орындау

арқылы шығаруға болады. Алгоритмді компьютерде орындау үшін оны программа түрінде жазып шығу керек.

Программа - алгоритмді машинаға түсінікті нұсқаулар тізімі ретінде жазу. Программа машинаға түсінікті командалардан тұрады. Осы командалар тізбегі орындалу барысында есептің нәтижесі шығады. Әрбір компьютер алдын ала жазылған программамен істейді. Программа дегеніміз - белгілі бір нәтиже алу үшін орындалатын амалдардың айқындалған тізбегі. Процессор прграмманың құрамындағы командаларды кезекпен орындап отырады. Командалар тізбегін программа деп қарастыруға болады. Команда бір ғана қарапайым амалды орындау үшін берілген бұйрық ретінде беріледі. Командалар: арифметикалық немесе логикалық амал; ақпаратты тасымалдау командасы; нәтижені экранға қағазға басып шығару командасы; келесі командаларға көшу тәртібін орындау; т. б.

Компьютердің жұмысы прогрммалық принципке негізделген, яғни ол өзінң жадында сақталатын командалар тізбегін автоматты түрде орындау арқылы есеп шығарады.

Кез келген компьютер жадында берілген мәліметтермен қоса оны қандай жолмен, қандай нұсқауларды орындағанда шығатынын көрсететін программаны сақтайды. Компьютер берілген тапсырманы орындауға дайын тұрған техникалық аспап болғандықтан, әрбір тапсырманы түсінікті түрде қысқаша жаза білу қажет. Тапсырма жоғарыда айтылған жекеленген командалардан тұрады. Машинаға түсінікті түрде жазылған тапсырмаларды немесе командалар жиынын да программа деп атауға болады. Программа - арнайы мәтін арқылы компьютерге тапсырманың ретін хабарлайтын ережелер мен нұсқаулар тізбегінен тұрады.

1. 1 Алгоритмдердің орындалуы

Алгоритмді орындаушының рөлін негізінен адам немесе автоматтандырылған аспап, яғни компьютер, робот, т. б. атқарады.

Сонымен алгоритмнің орындалуы кезінде оны орындаушыға келесі жолы қандай нұсқау орындалатыны белгілі болуы қажет. Ал орындаушының жүзеге асыра алатын командалар жиыны - компьютердің командалар жүйесін құрайды.

Алгоритмді машинаға енгізу үшін оны белгілі бір заңдылықпен мәтін түрінде жазып, компьютердің жадына енгізу қажет. Ал алгоритмдер мен олардың орындалуын компьютерде үшін қолданылатын бірыңғай және дәл жазуға арналған ережелер жүйесі прогрмма болып табылады.

Алгоритм мен прогаммаға байланысты компьютердің мынадай жұмыс ерекшеліктері болады:

Есепті шығару алгоритм түрінде өрнектелуі қажет;
Алгоритм программаға айландыруы тиіс;
Программа машина жадына енгізіліп, орындалады;

Алгоритм - ақпараттану мен есептеу техникасының іргелі ұғымдарының бірі. Квадрат теңдеудің түбірін табу ережесі үшбұрыштың ауданын есептеу жолдары алгоритмдердің мысалдары болып табылады. Сонымен, алгоритм - есептерді шығару тәсілі, яғни белгілі нәтижеге жету үшін қолданылатын амалдардың реттелген жиыны.

Адам баласы күнделікті өмірде алгоритмдер теңізінің ішінде жүзіп жүр деуге болады. Әрбір адам күнделікті өмірде проблемелерды шешу барысында бірсыпыра ережелерді өзі өмірден алған тәжірибесі бойынша ойланбай-ақ орындай береді, яғни оны шешу ережелерін (нұсқауларын) біртіндеп орындай отырып көздеген мақсатқа жетеді.

Қазіргі кезде күнделікті өңделетін ақпарат көлемінің тез өсуіне байланысты көптеген мәселелердің (есептердің) шешуін адам іс- әрекетерді, яғни алгоритмді атқарушыға немесе орындаушыға - техникалық құралдарға, әр түрлі автоматтарға, компьютерлерге, роботтарға, техникалық құрылғыларға жүктеуге мәжбүр болып отыр. Күнделікті тіршілікте біз күн сайын көптеген алгоритмдерді кездестіреміз және атқарамыз. Мәселен, мектепке бару, сабаққа даярлану, ас даярлау, ағаш отырғызу, нан пісіру, автобус, трамвай, троллейбуспен межелі жерге жету, сөздіктен қажетті сөздерді іздестіру кезінде алгоритмдерді атқаруға, яғни бірқатар әрекеттер тізбегін орындауға тура келеді.

Сонымен, алгоритм атқарушы - көрсетілген іс - әрекеттер тізбегін бұлжытпай орындай отырып, керекті нәтиже алуды жүзеге асыратын машина, құрылғы немесе адам бола алады.

Техникалық құрылғыларды дұрыс пайдалану үшін есептің шешу жолы, яғни орындалатын әрекеттердің тізбегі әрі түсінікті, әрі дәл болуы қажет. есептің шешу жолдары қаншалықты дәл және түсінікті болған сайын, оны шешу атқарушыға (адамға, техникаға, т. б. ) оңайға түседі.

Берілген мәселенің шешу жолдарының түсініктілігін оның алгоритмінің түсініктілігі деп қарастырады. Алгоритмде алдыңғы әрекеттің нәтижесі келесі әрекетте пайдаланылады.

Алға қойған мақсатқа жету немесе берілген есепті шешу бағытында атқарушыға біртіндеп қандай әрекеттер жасау қажеттігін әрі түсінікті, әрі дәл етіп көрсететін нұсқаулар тобын алгоритм деп атайды.

1. 2 Алгоритм қасиеттері

Алгоритм ұғымының мәнін ашатын негізгі қасиеттерінен немесе оған қойылатын талаптардан қысқаша мағлұматтар келтірейік. Компьютерде орындалуға тиіс алгоритмдерге мынандай талаптар қойылады:

Алгоритм анық әрі дәл өрнектелуі тиіс;
Оның модульдік (бөлікке бөліну) қасиеті, яғни алгоритмді кішкене бөліктерге бөлу мүмкіндігі болуы қажет;
Алгоритм шектелген уақыттан соңғы нәтиже беруі тиіс, яғни алгоритм қадамдарының саны шексіз болмауы керек;
Бір тектес есептерге жалпы бір ғана алгоритм қолданылуы тиіс.

1. Алгоритмнің айқын, дәл өрнектелу қасиеті. Алгоритмде келтірілген барлық іс- әрекетердің мағынасы айқын, нақты анықталған болуы керек. Онда қандай қадамдар көрсетілсе, тек соны ғана орындау қажет. Есеп шығару жолына керектің бәрі біржақты анықталуы және орындаушыға түсінікті әрі нақты болуы тиіс. Атқарушы алгоритм командаларын орындау кезінде ешқандай ойланбауы тиіс.

2. Алгоритмнің үзіктілік қасиеті. Алгоритмнің үзік модульдерге бөліну қасиеті болуы тиіс, яғни үлкен алгоритмді бірнеше кішкене алгоритмдерге жіктеуге әрқашанда мүмкіншілік болуы керек. Бұл қасиет бойынша алгоритм аралық нәтиже беретіндей бірнеше ықшамды бөліктерге, ал олар одан да кіші қадамдарға бөлінеді, яғни мәселені шешу процесінің тізбегі жеке-жеке әрекеттерге жіктеледі. Сондықтан алгоритмді екі-үш бөлікке бөліп, оларды жеке құра алатын дәрежеде жұмыс істелуі қажает. Олар тек бірінің қорытындысын келесі жолы керекті мәлімет ретінде қолдануы тиіс.

Орындаушы алғашқы әрекетті, қадамды аяқтамай, келесі әрекетке көше алмайды. Олай болса, алгоритмдік процестің құрылымы үзікті (дискретті), яғни бір-бірінен ажыратылып біріктірілген командалар тобынан тұрады. Атқарушы алғашқы әрекетті - қадамды аяқтамай, келесі әрекетке көше алмайды және алгоритмнің әрбір қадамын жеке нақты нұсқау ретінде орындайды. Белгілі бір командалар негізінде алгоритмнің біртіндеп топтарға бөлініп атқарылуын оның үзіктілік қасиеті дейді.

3. Алгоритмнің нәтижелік қасиеті. Кез келген алгоритм нәтижелі болуы керек. әрекеттердің шектелген санынан кейін белгілі бір уақыт ішінде қорытынды нәтиже алуымыз керек. Әрекеттердің шектелген санынан кейін белгілі бір уақыт ішінде қорытынды нәтиже алуымыз қажет. Әрбір алгоритм біршама бастапқы мәліметтердің болуын талап етеді және іздеген нәтижені алуға жеткізеді. Алгоритмде құрастырылған нұсқаулардың шекті саны орындалғаннан кейін (алгоритм соңында), егер есептің шешуі болса, оның шешуін, ал шешуі болмаса ”шешуі жоқ” деген нәтиже беруі керек. Мысалы, сандарды қосу алгоритмі үшін бастапқы мәліметтерге қосылғыштар мәні жатады, ал нәтижесі қосынды болады. Кейде алгоритмнің бірнеше қадамы қайта-қайта қайталанып, ешбір нәтиже бермей қояды. Ондай есептер алгоритмдерін компьютерде циклден шықпайтын, нәтижесіз деп қайта құрады.

4. Алгроитмнің жалпылық немесе ортақтық қасиеті. Алгоритм құрылғанда белгілі бір жеке проблемаға (есепке) арналып жасалмай, сол тәрізді мәселелердің барлық тобын шешуге мүмкіндік беретіндей етіп жасалуы қажет. Бұл қасиетті алгоритмнің жалпылық немесе жалпыға бірдейлік қасиеті дейді. Осы қасиет алгоритмнің практика жүзінде пайдалану бағалылығын арттырады. Алгоритмнің бұл қасиеті бастапқы мәліметтер мәнінің бір жиыны бір ғана нәтиже беретініне кепілдік бере алады. Егер берілген мәліметтер өзгерсе, нәтиже де өзгереді. Басқаша айтқанда, бір алгоритм бір типтес есептердің әр түрлі алғашқы мәліметтері үшін әр түрлі нәтижелер беруі тиіс. Мысалы, квадрат теңдеуді шешу алгоритмікез келген а, b, c мәндері үшін оның түбірін дұрыс табуы керек. Егер а-ны өзгертсек, түбір де өзгереді, яғни жалпы квадрат теңдеулер тек бір алгоритммен шығарылып, дұрыс нәтиже береді. Ал берілген бұрыштың синусын табудың алгоритмі кез келген алғашқы бұрыш аргументі арқылы оның (sin) нақты мәнін тауып бере алады.

5. Алгоритмнің формальді орындалуы. Алгоритмді орындағанда орындаушы оның әр командасының мағынасын түсінуі, түсінбеуі де мүмкін. Бірақ алгоритмнің әр командасы орындаушының оған сәйкес белгілі бір әрекетті орындауын талап етеді.

Орындаушы алгоритм командаларынды көрсетілген әрекеттерді дұрыс орындау үшін командалар орындаушының білім дәрежесіне сәйкестеніп жасалуы керек. Сөйтіп, орындаушы алгоритм командаларын орындай отырып, өзі атқарып отыратын істің мән жайына көңіл аудармайды, сонда да ол белгілі бір нәтиже ала алады, яғни орындаушы формальді әрекет етеді. Алгоритмнің бұл маңызды ерекшелігін оның формальді орындалуы деп те айтады. Бұл қасиет алгоритмнің орындалуын машинаға жүктеуге мүмкіндік береді.

Сонымен алгоритм есептерді шығару баяндау, өрнектеу үлгісі, белгілі бір мәселені шешу негізінде орындалатын әрекеттерге басшылық, ой еңбегін үнемдеуге мүмкіндік беретін әдіс болып табылады. Алгоритмді құру арқылы есеп шешімін табуды автоматтандыруға қажетті іс-әрекет, жаңа проблеманы шешу кезінде қолданылатын тәсілдер, күрделі процестерді өрнектеу және математикалық дәлдікпен анықтап жазу жұмыстарын жүзеге асыруға болады.

Көп жағдайларда алгоритм құрушы және оны орындаушы бір адам болады, сондықтан ол берілген процеске алгоритм құру кезінде талдаулар, зерттеулер жүргізеді, қажетті процесті шешуге арналған алгоритмдер арасынан тиімдісін таңдайды.

2 Алгоритмді сипаттау әдістері

Алгоритмді сипаттау әдістеріне:

Табиғи тілде сипаттау
Блок-схема
Программа

Осылардың әрқайсысына жеке тоқталып өтелік:

Алгоритмді табиғи тілде сипаттау алгоритм қадамдары математикалық формулалармен, табиғи тілдің мүмкінділіктер пайдалынылады.
Алгоритмнің геометриялық фигуралар көмегімен сипатталуын блок-схем дейміз. Бұл әдісте алгоритмнің қадамдары геометриялық фигураладың көмегімен беріледі. Оларды блоктар деп атайды. Блоктардың ішінде сол қадамда орындалатын іс-әрекеттердің жазылады.

Іс-әрекеттер

Блок бейнесі

Атқаратын қызметі

Іс-әрекеттер: Басы, соңы

Блок бейнесі:

Атқаратын қызметі: Алгоритмнің басы, соңы

Іс-әрекеттер: Енгізу

Блок бейнесі:

Атқаратын қызметі: Айнымалыларды енгізу

Іс-әрекеттер: Процесс

Блок бейнесі:

Атқаратын қызметі: Есептеу амалдарының жиыны

Іс-әрекеттер: Таңдау

Блок бейнесі:

Атқаратын қызметі: Шарт тексеру

Іс-әрекеттер: Модификация

Блок бейнесі:

Атқаратын қызметі: Циклдің басы

Іс-әрекеттер: Құжат

Блок бейнесі:

Атқаратын қызметі: Қорытындылау, нәтижені баспаға шығару

Іс-әрекеттер: Қосалқы бағдарлама

Блок бейнесі:

Атқаратын қызметі: Бағынышты бағдарламаларды шақыру

Іс-әрекеттер: Түсініктеме

Блок бейнесі:

Атқаратын қызметі: Анықтама, ішкі бағдарламалардағы формулалардың түсініктемесі

Алгоритмді программа тілінде сипаттау. Программа дегеніміз - алгоритмнің ЭЕМ-ға түсінікті тілде жазылуы. Программаны ЭЕМ тілінде жазылған бір мәнді талданатын, осы алгоритмді жүзеге асырушы жеке сөйлемдер тізбегі деп қарауымыз керек. Программаның сәтті құрылып шығуы - алгоритмнің жасалуына да тікелей байланысты.

3 Алгоритмнің құрылымдары туралы

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.