понятие и свойства алгоритмов. Понятие и свойства алгоритмов. Понятие и свойства алгоритмов
 Скачать 153.81 Kb.
|
 Направление подготовки 38.03.04 «Государственное и муниципальное управление» ЭССЕ по дисциплине: «Информационные технологии в профессиональной деятельности» на тему «Понятие и свойства алгоритмов» Выполнила студентка группы 20/01/БУО-4-1 Грицай М.С. Преподаватель В.Л. Римский Москва 2021 ОглавлениеВведение 3 ВведениеС понятием алгоритма человек встречается на каждом шагу своей деятельности, однако часто не отдает себе в этом отчет. На каждом занятии приходится выполнять множество алгоритмов! К каждому делу мы тоже проходим определенный алгоритм. Например, собрать сумку в университет. Мы проводим определенный алгоритм, состоящий из множества маленьких действий. Тем не менее, не так-то просто понять, чем определяется сущность алгоритма. Любой алгоритм существует не сам по себе, а предназначен для определенного исполнителя (человека, робота, компьютера, языка программирования и т.д.). Свойством, характеризующим любого исполнителя, является то, что он умеет выполнять некоторые команды. Совокупность команд, которые данный исполнитель умеет выполнять, называется системой команд исполнителя. Алгоритм описывается в командах исполнителя, который будет его реализовывать. Объекты, над которыми исполнитель может совершать действия, образуют так называемую среду исполнителя. Исходные данные и результаты любого алгоритма всегда принадлежат среде того исполнителя, для которого предназначен алгоритм. Значение слова «алгоритм» очень схоже со значениями слов «рецепт», «метод», «процесс». Однако, в отличие от рецепта или процесса, алгоритм характеризуется следующими свойствами: дискретностью, массовостью, определенностью, результативностью, формальностью. В данном эссе будет рассмотрена тема «Понятие и свойства алгоритмов». Приведу примеры алгоритмов, не называя их алгоритмами, например, что все люди с детства привыкли следовать тем или иным правилам, выполнять разнообразные инструкции и указания. Понятие алгоритма Для начала можно составить определенный порядок действий, что за чем будет идти. Например, собрать модель самолета из картона. Мы выбираем такие действия, которые помогу нам в дальнейшем все правильно выполнить. Следуя подготовленному плану, любой человек, даже не обладающий художественными способностями, но имеющий терпение, обязательно получит хороший результат. Подобный план с подробным описанием действий, необходимых для получения ожидаемого результата, получил название алгоритма. Каждый человек постоянно имеет дело с алгоритмами. Ведь умение решить ту или иную задачу «в общем виде» и означает, по существу, владение соответствующем алгоритмом. И неважно, идёт ли речь об умении сложить две дроби или об умении сварить борщ, - обоих случаях имеются в виду те единообразные приёмы, которые позволяют получить результат вне зависимости от величины исходных данных. Создание алгоритма, пусть даже самого простого, - процесс творческий. Понятие алгоритма — одно из основных в программировании и информатике. Существует множество определений алгоритма. Разрабатывать, придумывать алгоритмы могут только разумные существа (например, человек). А вот формально (не думая и не оценивая) исполнять, могут какие-либо машины (например, компьютеры, бытовые приборы). В чем польза такого разделения труда? Дело в том, что человек освобождается от рутинной деятельности, которая часто может занимать много времени, и поручает ее машинам. «Однако машины не люди: приборы понимают лишь ограниченное число команд и могут обрабатывать данные (объекты) далеко не всех типов. Отсюда следует, что разработчик алгоритма в конечном итоге должен описать алгоритм в допустимых командах определенного исполнителя (той машины, которой будет поручено выполнение алгоритма). Совокупность команд, которые данный исполнитель может выполнять, называется системой команд исполнителя. Объекты (данные), над которыми исполнитель может выполнять действия, формируют среду исполнителя».1 Достаточно универсальным исполнителем является компьютер. С его помощью можно выполнять разнообразные по видам алгоритмы: делать математические вычисления, обрабатывать текстовые данные, изменять графику и др. В каком-то смысле компьютер может делать многое, что и человек, а некоторые вещи намного быстрее. Однако человек и компьютер «разговаривают» на совершенно разных языках: один – на естественном (русском, английском и др.), а другой – на формальном (машинном) языке. Разработав алгоритм, человек должен как-то «объяснить» его компьютеру. Для этих целей служат языки программирования, а результатом записи алгоритма на них является программа. В настоящее время язык программирования – это скорее некий посредник между человеком и вычислительной машиной. Программа, написанная на языке программирования, в последствии переводится на машинный язык транслятором. Примером может стать создания сначала атомной, а потом водородной бомбы Для ее создания нужен был такой расчёт, что только людьми не получалось ее создать. Там нужны были калькуляторы, вычислительные машины, компьютеры, при помощи которых она создалась быстрее. Но понятие алгоритма необязательно относится к компьютерным программам, так, например, чётко описанный рецепт приготовления блюда также является алгоритмом, в таком случае исполнителем является человек. Однако чаще всего в качестве исполнителя выступает компьютер. Единого «истинного» определения понятия «алгоритм» нет. В старой трактовке алгоритм — это точный набор инструкций, описывающих последовательность действий некоторого исполнителя для достижения результата, решения некоторой задачи за конечное время. Так же алгоритм — это последовательность команд, предназначенная исполнителю, в результате выполнения которой он должен решить поставленную задачу. Алгоритм должен описываться на формальном языке, исключающем неоднозначность толкования. Основные свойства алгоритма детерминированность (определенность). Предполагает получение однозначного результата вычислительного процесса при заданных исходных данных. Благодаря этому свойству процесс выполнения алгоритма носит механический характер; результативность. Указывает на наличие таких исходных данных, для которых реализуемый по заданному алгоритму вычислительный процесс должен через конечное число шагов остановиться и выдать искомый результат; массовость. Это свойство предполагает, что алгоритм должен быть пригоден для решения всех задач данного типа; дискретность. Означает расчлененность определяемого алгоритмом вычислительного процесса на отдельные этапы, возможность выполнения которых исполнителем (компьютером) не вызывает сомнений. Алгоритм должен быть формализован по некоторым правилам посредством конкретных изобразительных средств. К ним относятся следующие способы записи алгоритмов: словесный, формульно-словесный, графический, язык операторных схем, алгоритмический язык. Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический (блок-схемный) способ записи алгоритмов. Алгоритм выполняет какой-то человек или же исполнитель. «Исполнитель — это человек, компьютер, автономное устройство и т. д. Исполнитель должен уметь выполнять все команды, составляющие алгоритм. Множество возможных команд конечно и изначально строго задано. Действия, которые выполняет исполнитель, по этим командам называются элементарными. Запись алгоритма на формальном языке называется программой».2 Рассмотрим следующие способы описания алгоритма: словесное описание, псевдокод, блок-схема, программа. Словесное описание представляет структуру алгоритма на естественном языке. Например, любой прибор бытовой техники имеет инструкцию по эксплуатации, т.е. словесное описания алгоритма, в соответствии которому данный прибор должен использоваться. «Псевдокод — описание структуры алгоритма на естественном, частично формализованном языке, позволяющее выявить основные этапы решения задачи, перед точной его записью на языке программирования. В псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и общепринятая математическая символика. Блок-схема – описание структуры алгоритма с помощью геометрических фигур с линиями-связями, показывающими порядок выполнения отдельных инструкций. Этот способ имеет ряд преимуществ. Благодаря наглядности, он обеспечивает «читаемость» алгоритма и явно отображает порядок выполнения отдельных команд. В блок-схеме каждой формальной конструкции соответствует определенная геометрическая фигура пли связанная линиями совокупность фигур».3 В реальной жизни выполнение всяких действий связано с расходом различных ресурсов: материалов, энергии и времени. Даже производя какие-либо записи, мы расходуем ресурсы (например, бумагу, чернила и время). Еще недавно некоторые задачи нельзя было решить из-за слишком большого числа необходимых для этого операций и слишком малой скорости их выполнения. Появление электронных вычислительных машин сделало такие задачи разрешимыми. Это значит, что понятие алгоритма, нужно отличать от ограниченности ресурсов, требуя только их конечности, иначе теория алгоритмов устареет, как только развитие науки и техники позволит переступить через существующие границы ресурсов. «Алгоритму в интуитивном смысле в книге противопоставляется алгоритм в математическом, или формальном смысле. В последнем случае считается, что понятие определено методами, принятыми в математике, и основывается либо на других понятиях, имеющих математическое определение, либо на первоначальных, описанных настолько четко, что их свойства могут быть приняты за аксиомы новой теории». 4Теорию алгоритмов, которой посвящена эта книга, мы называем содержательной в том смысле, что именно алгоритмы как таковые во всем их разнообразии являются ее предметом. В этом отношении она является противоположностью традиционных теорий, которые изучали вопросы существования и не существования алгоритмов путем сведения вопросов к исследованию какого-либо одного узкого класса алгоритмов и потому очень многие важнейшие проблемы оставляли вне своего поля зрения. Алгоритмы окружающего мира Мы смело можем утверждать, что вся жизнь человека протекает по алгоритмам, заданными природой, или самими людьми. Просто выполняя те, или иные действия мы не задумываемся алгоритм, или не алгоритм. Все наши действия имеют цель и последовательность действий для достижения этой цели. Собираясь сшить одежду, вы сначала постараетесь найти выкройку и описание к ней в журнале или Интернете. С чего нужно начать, что для этого потребуется. Хорошие урожаи будут получаться из года в год, если при обработке земли будут соблюдаться определенные правила. Когда нужно высаживать, в какую погоду, как ухаживать в последствии. Приведем примеры жизненный задач, который будут выполняться по алгоритму. Как топить баню. При какой температуре, что для этого потребуется. Помощь родителям по хозяйству (пропылесосить квартиру, сходить за хлебом в магазин и т.д.). То есть в какой последовательности, что за чем идет и многое другое. При этом не все придерживается этих алгоритмах. Возьмем хотя бы правила дорожного движения. Ведь не всегда следуя алгоритмам, мы можем правильно совершить тот или иной маневр. Иногда, нам приходится его изменит, по тем или иным причинам. Заключение. В заключении, хочу сказать, что алгоритмы можно классифицировать по каждому предмету, по каждому классу. И алгоритмы находятся в любой сфере нашей жизни. Изучение алгоритмов имеет большую практическую значимость. Это связано с тем, что создание алгоритма предполагает подробное описание каждого шага решения задачи, и в конечном итоге шаг алгоритма может быть достаточно прост для выполнения его компьютером. А значит, задачи, для которых можно выработать алгоритм их решения, могут быть автоматизированы, т.е. переложены «на плечи» машин. Однако следует всегда помнить, что не все задачи имеют алгоритмическое решение. При этом для тех задач, которые все-таки имеют алгоритмическое решение, могут быть разработаны различные алгоритмы. Но наиболее эффективным, скорее всего, будет только один. Благодаря этому всему я узнала историю возникновения понятия «алгоритм», что они бывают линейные, разветвляющиеся и циклические. Так же я узнала, где встречаются алгоритмы в повседневной жизни. В нашей жизни алгоритмы встречаются на каждом шагу, например: их можно увидеть на упаковках чая, в рекламе косметических фирм, или в действиях людей, например: маршрут, по которому дети ходят из дома в школу или в режиме дня – это тоже алгоритм. Ещё я узнала, что алгоритмы нужны для улучшения а и удобства нашей жизни. Литература https://www.google.com.ua/amp/s/inf1.info/algorithmbasics Введение в понятие алгоритма https://foxford.ru/wiki/informatika/algoritm-i-ego-svoystva Алгоритм и его свойства Кормен Томас Х. и др., Алгоритмы: построение и анализ, 2-е изд.: Пер. с англ.-М.: Издательский дом Вильямс, 2005. - 1296 стр. с ил Шафрин Ю.А Основы компьютерной технологии, Москва, экзмо,2005.-95 стр. 1 1) 2 2) Определение Исполнитель 3 3) Определение Псевдокод и Блок-схемы 4 4) |