Lektsia_4_informatika__algoritmizatsia (1)

ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ

Понятие алгоритма

В основу работы ЭВМ положен программный принцип управления, состоящий в том, что ЭВМ выполняет действия по заранее заданной программе.

Программа – это упорядоченная последовательность команд, которые понимает ЭВМ.

В основе любой программы лежит алгоритм. Алгоритм – это полное и точное описание на некотором языке конечной последовательности правил, указывающих исполнителю действия, которые он должен выполнить, чтобы за конечное время перейти от (варьируемых) исходных данных к искомому результату.

Алгоритм — точный набор инструкций, описывающих порядок действий ис-

полнителя для достижения результата решения задачи за конечное время.

Свойства алгоритмов

1.дискретный (пошаговый) характер определяемого им процесса.

2.записан на понятном ему языке и содержит предписания, которые ис-

полнитель может выполнить.

3. его массовость, применимость к некоторому классу объектов, возмож-

ность получения результата при различных исходных данных на некото-

рой области допустимых значений.

4.обязательное требование к алгоритмам – требование их конечности.

5.эффективность алгоритма. Время выполнения алгоритма и необходи-

мые ресурсы.

1

ГОСТ 19.701-90 Схемы алгоритмов , программ, данных и систем.

Схемы алгоритмов

Схема алгоритма – это графический способ его представления с элементами словесной записи.

3

в) структуры цикла .

Рис.2. Базисные управляющие структуры

Базисный набор управляющих структур является функционально полным, то есть с его помощью можно создать любой сколь угодно сложный алгоритм. Однако с целью создания более компактных и наглядных алгоритмов дополнительно используются следующие управляющие структуры:

а) структура сокращенного ветвления; б) структура выбора; в) структура цикла с параметром;

г) структура цикла с постусловием (рис. 0.1, соответственно а, б, в, г).

5

Конец

Рис. 0.2. Алгоритм решения квадратного уравнения

К операндам вещественного типа не следует применять операцию отношения «=» (равно), условие может не выполняться из-за неточного представления вещественных чисел в памяти ЭВМ и неизбежных ошибок округления при вычислениях. В алгоритме отношение D = 0 заменено отношением |D| < , где – допустимая погрешность округления. □

Циклы

Вычислительные процессы с многократным повторением однотипных вычислений/действий для различных значений входящих величин/данных называются циклическими, повторяемые участки вычислений – циклами, изменяющиеся в цикле величины – переменными цикла. Для организации циклов в алгоритмах необходимо предусмотреть (рис. 0.3):

-подготовку цикла – задание начальных значений переменным цикла перед первым его выполнением;

-тело цикла – вычислении/действия, повторяемые в цикле для различных значений переменных цикла;

-модификацию/изменение значений переменных цикла перед каждым новым его повторением;

-управление циклом – проверку условия продолжения/окончания цикла и переход на повторение цикла или его окончание.

7

Рис. 0.3. Общие схемы циклического алгоритма

Рис. 0.4. Общие схемы алгоритма табулирования функции

8

Процесс программирования это запись разработанного алгоритма на специальном языке

(языке программирования) представление алгоритма на языке, "понятном" исполнителю (вычисли-

тельной машине), т. е. в форме, допускающей ввод в машину и последующий перевод на машинный язык (в коды машины).

Системы программирования

Это комплекс средств для разработки программ:

Языки программирования

(ассемблер, Алгоритмические языки;)

Инструментальные системы;

Системы визуальной разработки программ.

Системы создания ПО для работы в Internet

Алгоритмический язык предназначен для записи алгоритма, удобный для программиста и понятный ЭВМ.

Составленная программа вводится в ЭВМ и затем автоматически переводится на язык машины с помощью специальных программных средств, позволяющих автоматизировать этот процесс.

Перевод – "трансляция" исходного текста программы выполняется служебной программой – транслятором, который осуществляет синтаксический контроль текста программы и последующий его перевод.

Трансляторы могут быть компилирующего типа – компиляторы и интерпретирующего типа – интерпретаторы.

Компилятор анализирует и преобразует исходный текст в, так называемый, объектный код

(промежуточное состояние программы в относительных адресах и с неразрешенными внешними ссылками) с использованием всей логической структуры программы. Затем программа, представленная в объектном коде, обрабатывается служебной программой – компоновщиком, который осуществляет подключение внешних подпрограмм/разрешение внешних ссылок и выполняет дальнейший перевод программы пользователя в коды машины (в абсолютный/загрузочный код – с абсолютной адресацией машинных команд). Программа в абсолютном коде может быть сохранена (в .exe-файле) и

выполнена на компьютере. Загрузка программы из .exe-файла в память машины для еѐ выполнения осуществляется служебной программой загрузчик.

Интерпретатор сразу производит анализ, перевод (в машинный код) и выполнение

программы строка за строкой. Поэтому интерпретатор должен находиться в оперативной памяти в течение всего времени выполнения программы пользователя. При интерпретации скорость выполнения программы существенно снижается, однако весь процесс прохождения программы на ЭВМ упрощается и имеется возможность организации диалогового (интерактивного ) режима отладки и выполнения программы.

Выбор языка программирования определяется многими факторами: типом решаемой задачи, располагаемыми вычислительными средствами, вкусами и знаниями заказчика и разработчика.

9

Разработать язык – это создать транслятор для него.

10