Studējot datorzinātnes, liela uzmanība tiek pievērsta algoritmu un to veidu izpētei. Nezinot pamatinformāciju par tiem, jūs nevarat uzrakstīt programmu vai analizēt tās darbu. Skolas informātikas kursā sākas algoritmu apguve. Šodien mēs apskatīsim algoritma jēdzienu, algoritma īpašības, veidus.
Koncepcija
Algoritms ir noteikta darbību secība, kas noved pie konkrēta rezultāta sasniegšanas. Sastādot algoritmu, katra izpildītāja darbība tiek detalizēti aprakstīta, kas vēlāk liks viņam atrisināt problēmu.
Diezgan bieži matemātikā noteiktu uzdevumu risināšanai tiek izmantoti algoritmi. Tātad daudzi cilvēki zina kvadrātvienādojumu risināšanas algoritmu, meklējot diskriminantu.
Properties
Pirms aplūkot algoritmu veidus datorzinātnēs, nepieciešams noskaidrot to pamatīpašības.
Starp galvenajām algoritmu īpašībām ir jāizceļ:
- Determinisms, t.i.noteiktību. Tas ir saistīts ar faktu, ka jebkurš algoritms ietver noteikta rezultāta iegūšanu dotajiem sākotnējiem.
- Produktivitāte. Tas nozīmē, ka, ja ir sākotnējo datu virkne, pēc darbību sērijas veikšanas tiks sasniegts noteikts, gaidīts rezultāts.
- Masu raksturs. Vienreiz uzrakstītu algoritmu var izmantot, lai atrisinātu visas noteikta veida problēmas.
- Diskrētība. Tas nozīmē, ka jebkuru algoritmu var iedalīt vairākos posmos, no kuriem katram ir savs mērķis.
Rakstīšanas metodes
Neatkarīgi no tā, kādus datorzinātņu algoritmus apsverat, ir vairāki veidi, kā tos rakstīt.
- Verbāls.
- Formulatīvi-verbāli.
- Grafika.
- Algoritma valoda.
Algoritms visbiežāk tiek attēlots blokshēmas veidā, izmantojot īpašus apzīmējumus, ko nosaka GOST.
Galvenās sugas
Ir trīs galvenās shēmas:
- Lineārs algoritms.
- Sazarojuma algoritms vai sazarošana.
- Ciklis.
Tālāk apskatīsim datorzinātņu algoritmu veidus, piemērus, kas palīdzēs izprast to darbību sīkāk.
Lineārs
Vienkāršākais datorzinātnēs ir lineārais algoritms. Tas paredz darbību secību. Sniegsim vienkāršāko šāda veida algoritma piemēru. Sauksim to par “Skolas kolekciju”.
1. Mēs ceļamies, kad zvana modinātājs.
2. Notiek mazgāšana.
3. Zobu tīrīšana.
4. Mēs veicam vingrinājumus.
5. Ģērbšanās.
6. Ēšana.
7. Uzvelc kurpes un dodies uz skolu.
8. Algoritma beigas.
Sazarojuma algoritms
Apskatot algoritmu veidus datorzinātnēs, nevar neatcerēties atzarojuma struktūru. Šis tips pieņem nosacījumu, ka, ja tas tiek veikts, darbības tiek veiktas vienā secībā, bet neveiksmes gadījumā - citā.
Piemēram, ņemsim šādu situāciju - gājējs, kas šķērso ceļu.
1. Tuvojas luksoforam.
2. Mēs skatāmies uz luksoforu.
3. Tam ir jābūt zaļam (tas ir nosacījums).
4. Ja nosacījums ir izpildīts, mēs šķērsojam ceļu.
4.1 Ja nē, pagaidiet, līdz iedegas zaļā gaisma.
4.2 Šķērsojot ceļu.
5. Algoritma beigas.
Cikliskais algoritms
Pētot datorzinātņu algoritmu veidus, mums sīkāk jāpakavējas pie cikliskā algoritma. Šis algoritms uzņem aprēķinu vai darbību sadaļu, kas tiek veikta, līdz tiek izpildīts noteikts nosacījums.
Ņemiet vienkāršu piemēru. Ja skaitļu virkne ir no 1 līdz 100. Mums jāatrod visi pirmskaitļi, tas ir, tie, kas dalās ar vienu un paši par sevi. Sauksim algoritmu par pirmskaitļiem.
1. Mēs ņemam skaitli 1.
2. Pārbaudiet, vai tas ir mazāks par 100.
3. Ja jā, pārbaudiet, vai šis skaitlis ir galvenais.
4. Ja nosacījums ir izpildīts, pierakstiet to.
5. Mēs ņemam skaitli 2.
6. Pārbaudiet, vai tas ir mazāks par 100.
7. Pārbaudiet, vai tas ir vienkārši.
…. Paņemiet numuru 8.
Pārbaudiet, vai tas ir mazāks par 100.
Pārbaude, vai skaitlis ir galvenais.
Nē, izlaidiet to.
Paņemiet skaitli 9.
Tādējādi atkārtojiet visus skaitļus līdz 100.
Kā redzat, 1.–4. darbība tiks atkārtota vairākas reizes.
Starp cikliskajiem algoritmiem ir algoritmi ar priekšnosacījumu, kad nosacījums tiek pārbaudīts cikla sākumā, vai ar pēcnosacījumu, kad pārbaude ir cikla beigās.
Citas iespējas
Algoritmu var jaukt. Tātad tas var būt ciklisks un vienlaikus sazarots. Šajā gadījumā dažādos algoritma segmentos tiek izmantoti dažādi nosacījumi. Šādas sarežģītas struktūras tiek izmantotas, rakstot sarežģītas programmas un spēles.
Atzīme blokshēmā
Esam apsvēruši, kādi algoritmu veidi ir datorzinātnēs. Bet mēs nerunājām par to, kādi simboli tiek izmantoti to grafiskajā ierakstā.
- Algoritma sākums un beigas ir ierakstīti ovālā rāmī.
- Katra komanda ir fiksēta taisnstūrī.
- Nosacījums ir rakstīts rombā.
- Visas algoritma daļas ir savienotas, izmantojot bultiņas.
Secinājumi
Esam izskatījuši tēmu "Algoritmi, veidi, īpašības". Datorzinātne daudz laika velta algoritmu izpētei. Tos izmanto, rakstot dažādas programmas gan matemātikas uzdevumu risināšanai, gan spēļu un dažāda veida aplikāciju veidošanai.
