Алгоритмизация — в помощь студенту

Главная | Информатика и информационно-коммуникационные технологии | Планирование уроков и материалы к урокам | 8 классы | Планирование уроков на учебный год | Основы алгоритмизации

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Существует одно условие, при котором компьютер «оживает» и все его блоки начинают выполнять предусмотренные действия.

Это наличие в нем программ, которые заставляют компьютер работать, выполнять всевозможные операции по вводу, преобразованию, сохранению и выводу информации. Программы являются «душой» компьютера.

Они предоставляют человеку среду и технологический инструментарий для создания текстовых документов, выполнения сложных расчетов, хранения больших массивов данных, компьютерных развлечений и т. д.

Все программы, находящиеся в компьютере, получили название программного обеспечения. Для эффективного использования программного обеспечения надо уметь структурировать информацию и разрабатывать для ее обработки алгоритмы, знать возможности каждой программы, когда и как их применять, владеть технологией работы в выбранной программной среде.

В этом разделе вы узнаете о назначении и возможностях трех классов программного обеспечения: системного, прикладного и инструментария программирования. В качестве примера системной среды рассматривается операционная система Windows. При изучении прикладных сред будет использован объектный подход.

Вы познакомитесь с общими и отличительными характеристиками прикладных сред общего назначения: графическим редактором, текстовым и табличным процессорами, системой управления базой данных. Для понимания технологии работы с инструментарием программирования вы должны научиться составлять алгоритм решения поставленной задачи, чему и будет посвящена одна из тем.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Культура руси домонгольского периода - в помощь студенту

Оценим за полчаса!

Непосредственно же программная среда, в качестве которой выбрана среда ЛОГО, будет изучаться в практикуме.

Сведения о программном обеспечении в этом разделе излагаются с теоретических позиций. Поэтому изучение всех тем должно идти параллельно с практическим освоением технологии разработки алгоритмов и технологии работы в системной среде, в прикладных средах общего назначения, в среде программирования на основе учебного пособия «Информатика и ИКТ. Практикум. 8-9 класс».

Алгоритмы

Изучив эту тему, вы узнаете: — назначение алгоритма и его основные свойства; — формы представления алгоритма; — типовые алгоритмические конструкции и виды алгоритмов; — разновидности циклических алгоритмов и их особенности; — назначение вспомогательных алгоритмов; — основные стадии создания алгоритма.

Алгоритмизация - в помощь студенту Алгоритмизация - в помощь студенту Алгоритмизация - в помощь студенту
Алгоритмизация - в помощь студенту Алгоритмизация - в помощь студенту Алгоритмизация - в помощь студенту
Алгоритмизация - в помощь студенту Алгоритмизация - в помощь студенту Алгоритмизация - в помощь студенту
Алгоритмизация - в помощь студенту

12.1. Понятие алгоритма

С самого детства вы сталкиваетесь с алгоритмами, не осознавая этого. Алгоритмы появляются в ситуациях, которые можно описать в виде последовательности действий.

Например, с утра вас призывает радио «На зарядку становись!» Вам предлагается выполнить одно из упражнений в следующей последовательности:

1. Потянитесь, лежа в постели. 2. Сядьте на кровати, поставив ноги на пол. 3. Нагнитесь вперед, пытаясь достать руками пальцы ног. 4. Выгните спину дугой. 5. Сосчитайте до 10.

6. Вернитесь в исходное положение.

Рассмотрим еще пример. Вы решили зайти к другу, а у него в подъезде установлен домофон. Вы выполняете действия, следуя инструкции, вывешенной на входной двери:

1. Наберите номер квартиры. 2. Нажмите кнопку «Вызов». 3. Услышав прерывистый сигнал, ждите ответа. 4. Услышав ответ, говорите.

5. Услышав звуковой сигнал — входите.

Источник: https://xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai/informatika_08/informatika_materialy_zanytii_08_10.html

Алгоритмизация, алгоритмы, языки и программы

Решение задач на компьютере основано на понятии алгоритма. Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к исходному результату.

Алгоритм означает точное описание некоторого процесса, инструкцию по его выполнению. Разработка алгоритма является сложным и трудоемким процессом. Алгоритмизация – это техника разработки (составления) алгоритма для решения задач на ЭВМ.

Изобразительные средства для описания (представление) алгоритма

Для записи алгоритма решения задачи применяются следующие изобразительные способы их представления:

  1. Словесно- формульное описание.
  2. Блок-схема (схема графических символов).
  3. Алгоритмические языки.
  4. Операторные схемы.
  5. Псевдокод.
  • Для записи алгоритма существует общая методика:
  1. Каждый алгоритм должен иметь имя, которое раскрывает его смысл.
  2. Необходимо обозначить начало и конец алгоритма.
  3. Описать входные и выходные данные.
  4. Указать команды, которые позволяют выполнять определенные действия над выделенными данными.
  1. Общий вид алгоритма:
  • название алгоритма;
  • описание данных;
  • начало;
  • команды;
  • конец.

Формульно-словесный способ записи алгоритма характеризуется тем, что описание осуществляется с помощью слов и формул. последовательности этапов выполнения алгоритмов записывается на естественном профессиональном языке предметной области в произвольной форме.

Графический способ описания алгоритма (блок — схема) получил самое широкое распространение. Для графического описания алгоритмов используются схемы алгоритмов или блочные символы (блоки), которые соединяются между собой линиями связи.

Каждый этап вычислительного процесса  представляется геометрическими фигурами (блоками). Они делятся на арифметические или вычислительные (прямоугольник), логические (ромб) и блоки ввода-вывода данных (параллелограмм).

Схемы алгоритмов:

Алгоритмизация - в помощь студенту Рис. 1.

Порядок выполнения этапов указывается стрелками, соединяющими блоки. Геометрические фигуры размещаются сверху вниз и слева на право. Нумерация блоков производится в порядке их размещения в схеме.

Алгоритмические языки  — это специальное средство, предназначенное для записи алгоритмов в аналитическом виде. Алгоритмические языки близки к математическим выражениям и к естественным языкам. Каждый алгоритмический язык имеет свой словарь. Алгоритм, записанный на алгоритмическом языке, выполняется по строгим правилам этого конкретного языка.

Операторные схемы алгоритмов. Суть этого способа описания алгоритма заключается в том, что каждый оператор обозначается буквой (например, А – арифметический оператор, Р – логический оператор и т.д.).

Операторы записываются слева направо в последовательности их выполнения, причем, каждый оператор имеет индекс, указывающий порядковый номер оператора. Алгоритм записывается в одну строку в виде последовательности операторов.

Псевдокод – система команд абстрактной машины. Этот способ записи алгоритма с помощью операторов близких к алгоритмическим языкам.

Принципы разработки алгоритмов и программ

  • Типы алгоритмических процессов
  • По структуре выполнения алгоритмы и программы делятся на три вида:
  • линейные;
  • ветвящиеся;
  • циклические;

Линейные вычислительные процессы

Линейный алгоритм (линейная структура) – это такой алгоритм, в котором все действия выполняются последовательно друг за другом и только один раз. Схема представляет собой последовательность блоков, которые располагаются сверху вниз в порядке их выполнения. Первичные и промежуточные данные не оказывают влияния на направление процесса вычисления.

Алгоритмы разветвляющейся структуры

На практике часто встречаются задачи, в которых в зависимости от первоначальных условий или промежуточных результатов необходимо выполнить вычисления по одним или другим формулам.

Такие задачи можно описать с помощью алгоритмов разветвляющейся структуры. В таких алгоритмах выбор направления продолжения вычисления осуществляется по итогам проверки заданного условия. Ветвящиеся процессы описываются оператором IF (условие).

Алгоритмизация - в помощь студенту Рис. 2.

Циклические вычислительные процессы

Для решения многих задач характерно многократное повторение отдельных участков вычислений. Для решения таких задач применяются алгоритмы циклической структуры (циклические алгоритмы).

Цикл – последовательность команд, которая повторяется до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие.

Циклическое описание многократно повторяемых процессов значительно снижает трудоемкость написания программ.

Существуют две схемы циклических вычислительных процессов.

Алгоритмизация - в помощь студенту Алгоритмизация - в помощь студенту Рис. 3.

Особенностью первой схемы является то, что проверка условия выхода из цикла проводится до выполнения тела цикла. В том случае, если условие выхода из цикла выполняется, то тело цикла не выполняется ни разу.

Особенностью второй  схемы является то, что цикл выполняется хоты бы один раз, так как первая проверка условия выхода из цикла осуществляется после того, как тело цикла выполнено.

Существуют циклы с известным числом повторений и итерационные циклы. При итерационном цикле выход из тела цикла, как правило, происходит при достижении заданной точности вычисления.

Языки программирования

Языки программирования – это искусственные языки записи алгоритмов для исполнения их на ЭВМ. Программирование (кодирование) — составление программы по заданному алгоритму.

Классификация языков программирования. В общем, языки программирования делятся на две группы: операторные и функциональные. К функциональным относятся ЛИСП, ПРОЛОГ и т.д.

Операторные языки делятся на процедурные и непроцедурные (Smalltalk, QBE). Процедурные делятся на машино — ориентированные и машино – независимые.

  1. К машино – ориентированным языкам относятся: машинные языки, автокоды, языки символического кодирования, ассемблеры.
  2. К машино – независимым языкам относятся:
  1. Процедурно – ориентированные (Паскаль, Фортран и др.).
  2. Проблемно – ориентированные (ЛИСП и др.).
  3. Объектно-ориентированные (Си++, Visual Basic, Java и др.).

Далее…>>> Тема: 1.1.1. Объект, предмет, методы и задачи экономической информатики

Источник: https://www.lessons-tva.info/edu/e-inf1/e-inf1-4-2.html

Обзор задач по алгоритмам для собеседований — генерация множеств

Привет, Хабр!

Этим постом начинается разбор задачек по алгоритмам, которые крупные IT-компании (Mail.Ru Group, Google и т.п.) так любят давать кандидатам на собеседованиях (если плохо пройти собеседование по алгоритмам, то шансы устроиться на работу в компанию мечты, увы, стремятся к нулю).

В первую очередь этот пост полезен для тех, кто не имеет опыта олимпиадного программирования или тяжеловесных курсов по типу ШАДа или ЛКШ, в которых тематика алгоритмов разобрана достаточно серьезно, или же для тех, кто хочет освежить свои знания в какой-то определенной области.

При этом нельзя утверждать, что все задачи, которые здесь будут разбираться, обязательно встретятся на собеседовании, однако подходы, с помощью которых такие задачи решаются, в большинстве случаев похожи.

Алгоритмизация - в помощь студенту

Повествование будет разбито на разные темы, и начнем мы с генерирования множеств с определенной структурой.

1. Начнем с баян-баяныча: нужно сгенерировать все правильные скобочные последовательности со скобками одного вида (что такое правильная скобочная последовательность), где количество скобок равно k

Эту задачу можно решить несколькими способами. Начнем с рекурсивного.

В этом способе предполагается, что мы начинаем перебирать последовательности с пустого списка. После того, как в список добавлена скобка (открывающая или закрывающая), снова выполняется вызов рекурсии и проверка условий.

Какие могут быть условия? Необходимо следить за разницей между открывающими и закрывающими скобками (переменная cnt) — нельзя добавить закрывающую скобку в список, если эта разница не является положительной, иначе скобочная последовательность перестанет быть правильной.

Осталось аккуратно реализовать это в коде.

k = 6 # количество скобок
init = list(np.zeros(k)) # пустой список, куда кладем скобки
cnt = 0 # разница между скобками
ind = 0 # индекс, по которому кладем скобку в список

def f(cnt, ind, k, init):
# кладем откр. скобку, только если хватает места
if (cnt 0
if cnt > 0:
init[ind] = ')'
f(cnt-1, ind+1, k, init)
# выходим из цикла и печатаем
if ind == k:
if cnt == 0:
print (init)

Сложность этого алгоритма — , дополнительной памяти требуется .

При заданных параметрах вызов функции выведет следующее:

Алгоритмизация - в помощь студенту

Итеративный способ решения этой задачи: в этом случае идея будет принципиально другой — нужно ввести понятие лексикографического порядка для скобочных последовательностей.

Все правильные скобочные последовательности для одного типа скобок можно упорядочить с учётом того, что . Например, для n=6 самой лексикографически младшей последовательностью будет , а самой старшей — .

Чтобы получить следующую лексикографическую последовательность, нужно найти самую правую открывающуюся скобку, перед которой стоит закрывающаяся, чтобы при их перестановке местами скобочная последовательность оставалась правильной. Поменяем их местами и сделаем суффикс самым лексикографическим младшим — для этого нужно на каждом шаге вычислять разницу между количеством скобок.

На мой взгляд, этот подход чуть муторнее рекурсивного, однако его можно использовать для решения других задач на генерирование множеств. Реализуем это в коде.

# количество скобок, должно быть четное
n = 6
arr = ['(' for _ in range(n//2)] + [')' for _ in range(n//2)]

def f(n, arr):
# печатаем нулевую последовательность
print (arr)
while True:
ind = n-1
cnt = 0
# находим откр. скобку, которую можно заменить
while ind>=0:
if arr[ind] == ')':
cnt -= 1
if arr[ind] == '(':
cnt += 1
if cnt < 0 and arr[ind] =='(': break ind -= 1 # если не нашли, то алгоритм заканчивает работу if ind < 0: break # заменяем на закр. скобку arr[ind] = ')' # заменяем на самую лексикографическую минимальную for i in range(ind+1,n): if i = k - ind): # кладем в этот индекс элемент sub[ind] = a[num + i] # обратите внимание на аргументы f(n, a, num+1+i, ind+1, k, sub)

Читайте также:  Лист. клеточное строение листа - в помощь студенту

Пример работы:

Сложность такая же, как и у прошлого способа.

5. Дан упорядоченный по возрастанию массив с числами от до , требуется сгенерировать все его перестановки

Будем решать с помощью рекурсии. Решение похожа на предыдущее, где у нас есть вспомогательный список. Изначально он нулевой, если на -ом месте элемента стоит единица, то элемент уже есть в перестановке. Сказано — сделано:

a = np.array(range(3))
n = a.shape[0]
ind_mark = np.zeros(n) # массив индексов
perm = -np.ones(n) # уже заполненная часть перестановки

def f(ind_mark, perm, ind, n):
if ind == n:
print (perm)
else:
for i in range(n):
if not ind_mark[i]:
# кладем в перестановку элемент
ind_mark[i] = 1
# заполняем индекс
perm[ind] = i
f(ind_mark, perm, ind+1, n)
# важный момент — нужно занулить индекс
ind_mark[i] = 0

  • Пример работы:
  • Сложность этого алгоритма — , по памяти —

Теперь рассмотрим две очень интересных задачки на коды Грея. Если в двух словах, то это набор последовательностей одной длины, где каждая последовательность отличается от своих соседей в одном разряде.

6. Сгенерировать все двумерные коды Грея длиной n

Идея решения этой задачи классная, но если не знать решения, то бывает очень сложно додуматься. Замечу, что количество таких последовательностей равно .

Будем решать итеративно. Пусть мы сгенерировали какую-то часть таких последовательностей и они лежат в каком-то списке. Если мы продублируем такой список и запишем его в обратном порядке, то последняя последовательность в первом списке совпадает с первой последовательностью во втором списке, предпоследняя совпадает со второй и т.д. Соединим эти списки в один.

Что необходимо сделать, чтобы все последовательности в списке отличались друг от друга в одном разряде? Поставить в соответствующих местах одну единицу в элементы второго списка, чтобы получить коды Грея.

Это сложно воспринять «на слух», изобразим итерации этого алгоритма.

n = 3
init = [list(np.zeros(n))]

def f(n, init):
for i in range(n):
for j in range(2**i):
init.append(list(init[2**i — j — 1]))
init[-1][i] = 1.0
return init

Сложность этой задачи — , по памяти такая же.

Теперь усложним задачу.

7. Сгенерировать все k-мерные коды Грея длиной n

Понятно, что прошлая задача является лишь частным случаем этой задачи. Однако тем красивым способом, которым была решена прошлая задача, эту решить не получится, здесь необходимо перебирать последовательности в правильном порядке. Заведем двумерный массив .

Изначально в последней строчке стоят единицы, а в остальных стоят нули. При этом в матрице также могут встречаться и . Здесь и отличаются друг от друга направлением: указывает вверх, указывает вниз.

Важно: в каждом столбике в любой момент времени может быть только одна или , а остальные числа будут нулями.

Теперь поймем, каким именно образом можно перебрать эти последовательности, чтобы получались коды Грея. Начинаем с конца двигать элемент вверх.

На следующем шаге мы упремся в потолок. Записываем получившуюся последовательность. После достижения предела необходимо начать работать со следующим столбцом. Искать его нужна справа налево, и если мы нашли столбец, который можно двигать, то у всех столбцов, с которыми мы не могли работать, стрелочки поменяются в противоположном направлении, чтобы их опять можно было двигать.

Теперь можно двигать первый столбец вниз. Двигаем его до тех пор, пока он не упрется в пол. И так далее, пока все стрелочки не упрутся в пол или потолок и не останется столбцов, которые можно двигать.

Однако, в рамках экономии памяти, будем решать эту задачу с помощью двух одномерных массивов длины : в одном массиве будут лежать сами элементы последовательности, а в другом их направления (стрелочки).

n,k = 3,3
arr = np.zeros(n)
direction = np.ones(n) # один указывает вверх, ноль указывает вниз

def k_dim_gray(n,k):
# печатаем нулевую последовательность
print (arr)
while True:
ind = n-1
while ind >= 0:
# условие на нахождение столбца, который можно двигать
if (arr[ind] == 0 and direction[ind] == 0) or (arr[ind] == k-1 and direction[ind] == 1):
direction[ind] = (direction[ind]+1)%2
else:
break
ind -= 1
# если не нашли такого столбца, то алгоритм закончил работу
if ind < 0: break # либо двигаем на 1 вперед, либо на 1 назад arr[ind] += direction[ind]*2 - 1 print (arr)

  1. Пример работы:
  2. Сложность алгоритма — , по памяти — .
  3. Корректность данного алгоритма доказывается индукцией по , здесь я не будут описывать доказательство.
  4. В следующем посте будем разбирать задачки на динамику.

Источник: https://habr.com/post/420605/

Как научиться решать алгоритмические задачи?

Перед вами руководство для того, чтобы научиться быстро и без труда решать алгоритмические задачи. Готовьтесь к собеседованиям правильно.

Алгоритмизация - в помощь студенту

Для начала, если вы думаете, что изучения основ компьютерных наук хватит для того, чтобы вам посыпались предложения от разных компаний, вы можете закончить читать здесь. Это руководство предназначено для тех, кто хочет обеспечить себя необходимыми навыками для того, чтобы без проблем пройти собеседование с помощью LeetCode.

Оттачивать навыки написания кода на LeetCode — это не просто запоминать ответы. Вам нужно знать шаблоны решения задач и уметь их применять. Количество решённых задач — это только одна сторона знакомства с шаблонами, но изучение включает в себя не только числа.

Пункт 0: За пределами основ компьютерных наук

В этом руководстве предполагается, что вы по крайней мере слышали об основных вещах, таких как двойные указатели и манипулирование битами.

Вам не нужно знать их в совершенстве, но хотя бы базовые знания о том, что это такое, помогут вам более эффективно практиковаться решать задачи на LeetCode.

Если вы изучали только основы компьютерных наук, вам может понадобиться обратиться к некоторым книгам, чтобы немного подтянуться.

Легкие алгоритмические задачи на LeetCode

Легкие задачи призваны помочь вам ознакомиться с основными приёмами. Обычно у них есть грубые тривиальные решения. Вам нужно научиться применять эти приёмы, чтобы лёгкие задачи не вызывали у вас никаких проблем.

Пункт 1: Практика основных приёмов

Если случайно открывая несколько простых задач из структур данных или алгоритмов вы можете легко и быстро придумать оптимальное решение, после чего реализовать его, вы можете переходить к следующему пункту. Если же нет, то вам очевидно придётся задержаться и больше тренироваться решать лёгкие задачи.

Как тренироваться

  1. Отсортируйте задачи по убыванию рейтинга принятия (англ. acceptance rate). Обычно задачи с более высоким рейтингом принятия немного легче.
  2. Старайтесь решать лёгкие задачи без подсказок.
  3. Как ни странно, злоупотреблять кнопкой «run» не очень полезно.

    Попробуйте написать решение лёгких задач так, чтобы они были приняты с первого раза. Такой подход имитирует ситуацию, когда вы пишете код на доске, что позволит вам научиться рассматривать все варианты сразу в голове.

  4. Иногда следует приглядываться к решениям в топе на предмет применения каких-то интересных приёмов. Часто решения попадают в топ, когда они короткие и недостаточно документированы. Также читайте комментарии и не стесняйтесь просить пояснить какие-то моменты.

  5. Как только вы чувствуете что изучили достаточно шаблонов решений простых задач, вернитесь к пункту 1 и решите, готовы ли вы двигаться дальше.

Средние алгоритмические задачи на LeetCode

Средние задачи предназначены для того, чтобы вы научились видеть суть. Чаще всего они представляют собой различные комбинации лёгких задач. Но решения «в лоб» часто могут привести к ошибке времени выполнения. Вам нужно уметь определять, какой именно шаблон решения требует та или иная задача.

Пункт 2: Распознавание шаблонов задач

Если случайно открывая несколько средних задач из структур данных или алгоритмов, вы можете определить, какой вид задач в них представлен, и реализовать близкое к оптимальному решение в течение получаса, то смело переходите к более высокому уровню.

Как тренироваться

  1. Внимательно читайте сам текст задачи и ищите в нём подсказки по поводу реализации.

    Например, количество подзадач может указывать на динамическое программирование, строковое преобразование с помощью dictionary указывает на поиск в ширину, поиск в длину или префиксное дерево, поиск повторяющихся или уникальных элементов указывает на хеширование или манипулирование битами и т. д.

    Если вам требуется более полный список приёмов, то следует обратить внимание на книгу-руководство для программистов.

  2. Когда есть приблизительное представление о решении — это уже полпути. Попытайтесь реализовать его, даже если оно не совсем оптимальное. Это нормально, ведь обычно люди тратят гораздо больше времени на оптимизацию, чем на само решение.

  3. Когда вы реализовали своё неидеальное решение, посмотрите на топовые решения этой же задачи, чтобы посмотреть, как вы можете улучшить своё.
  4. Затем попытайтесь хорошо понять основную мысль и реализовать более оптимальное решение, не используя подсказки.
  5. Как только вы чувствуете, что можете больше, чем просто применять шаблоны, настало время перейти к сложным задачам.

Сложные алгоритмические задачи на LeetCode

Сложные задачи предназначены для того, чтобы заставить вас напрячься. Обычно 45 минут достаточно для того, чтобы вы могли придумать рабочее решение. Чтобы научиться их решать, нужно научиться видеть какие-то более изящные пути, чем тривиальное решение «в лоб».

Пункт 3: Последняя проверка

В сложных задачах обычно есть ограничения, которые не позволят вам получить решения, используя привычные шаблоны. Если вы можете модифицировать обычные приёмы для решения сложных задач, то ваша подготовка завершена. Время здесь не так важно, вы должны научиться видеть связь между привычными шаблонами решений и этими ограничениями.

Как тренироваться

  1. В этом случае решение задачи важнее, чем нахождение оптимального решения. Если вы можете решить задачу «в лоб», жертвуя ограничениями по времени и/или месту, делайте это.

  2. И только после нужно определить, как оптимизировать решение, чтобы оно соответствовало ограничениям.
  3. Если у вас не получается оптимизировать решение, то самое время обратить внимание на топовые варианты реализации. Здесь очень важно понять ход решения.

    Вы должны научиться подбирать правильный алгоритм и использовать нужные структуры данных, а также уметь учитывать все случаи.

  4. Как только вы научитесь находить решения одних сложных задач, переходите к другим видам задач и старайтесь делать ваши решения более оптимальными.

Спасибо, что прочитали. Надеюсь вы нашли для себя что-то полезное.

Источник: https://proglib.io/p/algorithmic-tasks/

Что такое алгоритмизация

Определение 1

Алгоритмизация – это математический термин, отражающий процесс создания некоторых алгоритмов для решения определенного круга задач. Стоит отметить, что алгоритмизация – это и процесс исследования свойств алгоритмов, с целью дальнейшего использования уже существующих видов алгоритмов для решения новых задач.

Понятие алгоритмизации и алгоритма появилось еще в IX веке нашей эры и произошло от имени его создателя, известного математика Мухаммеда ибн Муса ал-Хорезми (Alhorithmi).

Алгоритм представляет собой некоторый набор инструкций, описание действий исполнителя для достижения поставленной цели/результата за определенное количество так называемых шагов (итераций). Как правило, алгоритмы представляют собой набор математических символов, выстроенных в определенном порядке.

Благодаря этому набору символов формируется алгоритм, который отражает элементарные акты некоторой задачи, причинно-следственные связи между этими актами, последовательность их исполнения. Процесс алгоритмизации является достаточно сложным и трудоемким, им занимаются узкоспециализированные специалисты, называемые алгоритмистами (наука называется «алгоритмикой»).

Алгоритмика включена в состав области программирования. При построении алгоритмов используются подходы алгебр логики.

Алгоритмизация - в помощь студенту

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Алгоритмизация позволяет переформировать большой объем информации в структурированный, удобный вид. В настоящее время алгоритмизация используется все больше для вычислительных машин, но изначально алгоритмы были созданы для использования людьми для выполнения сложных операций посредством выполнения небольших элементарных шагов.

Создание любой инструкции (к оборудованию, инструкции работы с чем-либо) является своего рода алгоритмизацией, т.к. представляет собой последовательной описание действий. Как правило, в инструкции для людей описываются простые процессе – взять, отрыть, повернуть.

Те же самые действия описываются и для вычислительных машин, и единственным отличием является то, что для машины такая инструкция написана на языке, который понятен машине.

Методы алгоритмизации

В области алгоритмизации для записи решения могут быть использованы следующие методы описания алгоритма.

Словесное описание, которое представляет собой текстовое описание процесса с использованием формул и выстроенное последовательно – по пунктам, на естественном языке. Например, с помощью алгоритма необходимо решить следующее выражение: $y = 4x + (9 – 8r)$. Если бы решения данного алгоритма было необходимо представить с помощью словесного описания, то это приняло бы вид:

  1. Необходимо ввести значения $x$ и $r$;
  2. Вывести разницу выражения $9 – 8r$;
  3. Умножить $x$ на $4$;
  4. Результат умножения $4 x$ (результат реализации пункта 3) сложить с результатом вычисления $9 – 8r$ (результат реализации пункта 2);
  5. Вывести у как результат вычисления выражения $4x + (9 – 8r)$.

Замечание 1

Данный способ не является распространенным, так как имеет некоторый ряд ограничений: не является строго формализованным, достаточно емкий (большое количество лишний слов и, как следствие, большой объем описания), не характеризуется однозначностью.

Блок-схема, которая представляет собой один из методов графического представления алгоритма. При использование такого метода шаги отражаются в виде блоков разной формы, которые соединяются между собой стрелками (прерывистыми или сплошными). Пример блок-схемы алгоритма приведен на рисунке 1;

Рисунок 1. Блок-схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

На рисунке блок «процесс» представлен в виде прямоугольника и используется для обозначений действия или последовательности действий. Блок «решения» представлен в виде ромба и используется для проверки условия.

Блок «Пуск/остановка» или так называемый «терминатор» представлен в виде овала и означает начало/окончание работы алгоритма. Блок «Пуск/остановка» является обязательным элементом любой блок-схемы алгоритма.

Псевдокод, который представляет собой компактный язык описания алгоритмов посредством ключевых слов императивных языков программирования. Как правило, псевдокод не описывает детали, которые могут быть восприняты человеком верно. Основная цель псевдокода – обеспечения понимания алгоритма пользователем (человеком).

Псевдокод занимает некоторое промежуточное место между алгоритмическими языками программирования и естественными (словесным описанием). В псевдокоде используются служебные слова, смысл которых всегда строго определен заранее, они выделяются жирным шрифтом в печатном тексте или подчеркиваются, если тест рукописный.

Пример псевдокода представлен на рисунке 2;

Рисунок 2. Псевдокод. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Алгоритмические языки программирования. Наиболее популярный способ записи алгоритмов для вычислительных машин, который основан на применении кодов, точного описания синтаксиса алгоритма и семантики.

Существует достаточно большое количество языков программирования (классифицируемых по различным признакам), например, Pascal, MatLAB, Prolog, Basic, Активный Оберон, Mathematica и т.д.

Пример записи на одном из алгоритмических языков представлен на рисунке 3.

Рисунок 3. Язык программирования. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Свойства алгоритма

Алгоритмизация/алгоритм характеризуется следующими свойствами:

  • Понятность для исполнителя. Исполнитель (вычислительная машин, человек) должен понимать каким образом выполнить данный алгоритм;
  • Дискретность. Алгоритм должен быть построен как блок последовательных элементарных операций;
  • Четкость. Каждая из элементарных операций должна быть четко и подробно описана, чтоб существовал лишь единственный способ выполнения данной операции;
  • Результативность. За определенное количество итераций алгоритм должен приводить к конечному решению поставленной задачи;
  • Массовость или универсальность. Разработанный алгоритм должен быть применим ко всем задачам, относящимся к одной группе, которые различаются исключительно вводными данными.

Источник: https://spravochnick.ru/informatika/algoritmizaciya/chto_takoe_algoritmizaciya/

Раздел: алгоритмизация и основы программирования

Алгоритм, его
свойства.

Каждый из нас постоянно встречается
множеством задач — от самых простых и
хорошо известных до очень сложных.

Для
многих задач существуют определенные
правила (инструкции, предписания),
объясняющие исполнителю, как решать
данную задачу.

Эти правила человек может
изучить заранее или сформулировать сам
в процессе решения задачи. Такие правила
принято называть алгоритмами.

Алгоритм
— это процедура, которая позволяет
путем выполнения последовательности
элементарных шагов получить однозначный
результат или за конечное число шагов
прийти к выводу о том, что решения не
существует.

Это точное предписание,
определяющее вычислительный процесс,
ведущий от варьируемых начальных данных
к исходному результату, — понятное и
точное предписание (указание) исполнителю
совершить определенную последовательность
действий, направленных на достижение
указанной цели или решение поставленной
задачи.

В качестве примера
можно привести алгоритм прыжка в длину
с разбега: разбег — отталкивание —
полет — приземление. Из примера видно,
что последовательность этапов прыжка
в длину поменять местами невозможно,
так как она разбита на элементарные
фазы. В обычной жизни с алгоритмом
решения какой-либо задачи мы можем
столкнуться, например, при изготовлении
различных кулинарных изделий и т. д.

Слово «алгоритм»
происходит от «аlgorithmi»
— формы написания имени великого
математика IX в. аль-Хорезми, который
сформулировал правила выполнения
арифметических действий.

Первоначально
под алгоритмами и понимали только
правила выполнения четырех арифметических
действий над многозначными числами.

В
дальнейшем это понятие стали использовать
вообще для обозначения последовательности
действий, приводящих к решению поставленной
задачи.

Любой алгоритм
обладает рядом свойств:

1. Дискретность
алгоритма
.
Процесс решения задачи, определяемый
алгоритмом, расчленен на отдельные
элементарные действия, и, соответственно,
алгоритм представляет последовательность
указаний, команд, определяющих порядок
выполнения шагов процесса.

2. Определенность
алгоритма
.
Каждая команда алгоритма должна быть
понятна исполнителю, не оставлять места
для ее неоднозначного толкования и
неопределенного исполнения. Описание
алгоритма должно быть таким, чтобы его
мог выполнить любой грамотный пользователь.

3. Результативность
алгоритма
.
Выполнение алгоритма должно приводить
к получению определенного результата
после конечного числа шагов.

4. Массовость
алгоритма
.
Каждый алгоритм, разработанный для
решения некоторой задачи, должен быть
применим для решения задач этого типа
при всех допустимых значениях исходных
данных.

Выполняя алгоритм,
исполнитель может не вникать в смысл
того, что он делает, и вместе с тем
получать нужный результат. В таком
случае говорят, что исполнитель действует
формально, т. е. отвлекается от содержания
поставленной задачи и только строго
выполняет некоторые правила, инструкции.

Это очень важная
особенность алгоритмов. Наличие алгоритма
формализовало процесс, исключило
рассуждения. Если обратиться к примерам
других алгоритмов, то можно увидеть,
что и они позволяют исполнителю
действовать формально. Таким образом,
создание алгоритма дает возможность
решать задачу формально, механически
исполняя команды алгоритма в указанной
последовательности.

Построение алгоритма
для решения задачи из какой-либо области
требует от человека глубоких знаний в
этой области, бывает связано с тщательным
анализом поставленной задачи, сложными,
иногда очень громоздкими рассуждениями.

На поиски алгоритма решения некоторых
задач ученые затрачивают многие годы.

Но когда алгоритм создан, решение задачи
по готовому алгоритму уже не требует
каких-либо рассуждений и сводится только
к строгому выполнению команд алгоритма.

В этом случае
исполнение алгоритма можно поручить
не человеку, а машине.

Действительно,
простейшие операции, на которые при
создании алгоритма расчленяется процесс
решения задачи, может реализовать и
машина, специально созданная для
выполнения отдельных команд алгоритма
и выполняющая их в последовательности,
указанной в алгоритме. Это положение и
лежит в основе работы автоматических
устройств, автоматизации деятельности
человека.

Каждое указание
алгоритма предписывает исполнителю
выполнить одно конкретное законченное
действие. Исполнитель не может перейти
к выполнению следующей операции, не
закончив полностью выполнения предыдущей.

Предписания алгоритма надо выполнять
последовательно, одно за другим, в
соответствии с указанным порядком их
записи. Выполнение всех предписаний
гарантирует правильное решение задачи.

Данный алгоритм будет понятен исполнителю,
умеющему работать с циркулем и знающему,
что такое поставить ножку циркуля,
провести окружность и т. д.

Формы (способы)
представления алгоритмов. Блок — схема
алгоритма.

Анализ примеров различных алгоритмов
показывает, что запись алгоритма
распадается на отдельные указания
исполнителю выполнить некоторое
законченное действие.

Каждое такое
указание называется командой. Команды
алгоритма выполняются одна за другой.
После каждого шага исполнения алгоритма
точно известно, какая команда должна
выполняться следующей.

Поочередное
выполнение команд алгоритма за конечное
число шагов приводит к решению задачи,
к достижению цели.

Алгоритм может
быть описан следующими способами:

  • Словесно-формульное описание алгоритма, т. е. описание алгоритма с помощью слов или формул. Например, кулинарный рецепт.
  • Графическое описание алгоритма, т. е. описание с помощью схем. Схема алгоритма представляет собой систему связанных геометрических фигур. Каждая фигура обозначает один этап процесса решения задачи и называется блоком. Порядок выполнения этапов указывается стрелками, соединяющими блоки. Описание алгоритма на алгоритмическом языке.
  • Алгоритмический язык — это средство для записи алгоритмов в аналитическом виде, промежуточном между записью алгоритма на естественном языке и записью на языке ЭВМ (языке программирования).
  • — Описание алгоритма
    на языке программирования. Выделяют
    следующие виды алгоритмов:
  • — Линейный;
  • — Разветвляющийся;

Линейным
называется алгоритм, в котором все этапы
решения задачи выполняются строго
последовательно.

Блок-схема
алгоритма

– алгоритм изображается в виде
последовательности связанных между
собой блоков (символов), каждый из которых
соответствует выполнению одного или
нескольких операторов.

Схема
алгоритма представляет собой систему
связанных геометрических фигур (рис.
1). Каждая фигура обозначает один этап
процесса решения задачи и называется
блоком. Порядок выполнения этапов
указывается стрелками.

Рисунок 1. Блоки
алгоритмов

Блок-схема нахождения
периметра прямоугольного треугольника
при известных длинах его катетов имеет
следующий вид (рис. 2):

Рисунок 2. Алгоритм
определения периметра прямоугольника

Разветвляющийся
алгоритм — это такой алгоритм, в котором
выбирается один из нескольких возможных
путей вычислительного процесса. Каждый
подобный путь называется ветвью
алгоритма. Признаком разветвляющегося
алгоритма является наличие условия.

Блок-схема алгоритма
решения квадратного уравнения выглядит
следующим образом (рис. 3):

Рисунок 3. Блок-схема
алгоритма решения квадратного уравнения

Циклическим
называют такой алгоритм, в котором
получение результата обеспечивается
многократным выполнением одних и тех
же операций (рис.4).

  1. Рисунок 4. Блок-схема
    циклического алгоритма
  2. Базовые структуры
    программирования (виды алгоритма).
  3. Любой алгоритм
    можно представить комбинацией трех
    базовых структур:
  • Линейный (следование);
  • Разветвляющийся (разветвление);
  • Циклический (повторение).

Следование
– все этапы решения задачи выполняются
строго последовательно один раз за
время выполнения данной программы.

Разветвление
структура обеспечивает в зависимости
от результата проверки условия (истина
или ложь) выбора одного из альтернативных
путей работы алгоритма, каждый путь
ведет к общему выходу (рис. 5).

Рисунок 5. Структуры
алгоритмов: «если-то» (обход) и
«если-то-иначе»

Рисунок 6. Алгоритмы
со структурой «цикл»: 1 структура — с
предусловием (цикл — пока) и

Источник: https://studfile.net/preview/5388796/page:9/

Открытое образование: Онлайн-курс "Алгоритмы программирования и структуры данных"

  • 10 недель
  • около 14 часов в неделю
  • 4 зачётных единицы

Курс знакомит слушателей с базовыми структурами данных и алгоритмами, знание которых необходимо для эффективного решения разнообразных задач программирования. Авторы курса занимаются поиском и подготовкой одаренных в области информатики и программирования студентов и школьников. Под их руководством студенческие команды многократно становились чемпионами России по программированию, чемпионами мира и Европы.

Курс посвящен изучению базовых алгоритмов и структур данных, знание которых необходимо для эффективного решения разнообразных задач программирования.

Рассматриваются различные алгоритмы сортировки, линейные структуры данных, такие как очереди и списки, алгоритмы и структуры данных для эффективного поиска и хранения информации — сбалансированные деревья поиска и хеши, а также алгоритмы поиска подстрок.

Цель курса — получение базовых знаний об основных алгоритмах и структурах данных, используемых для хранения и поиска информации.В курсе используется система автоматического тестирования программ, обеспечивающая объективную оценку корректности выполнения заданий по программированию.

После прохождения курса обучающиеся приобретут навыки анализа и реализации базовых алгоритмов программирования и структур данных, а также проектирования и разработки средств реализации прикладных информационных технологий.

Прохождение курса «Алгоритмы программирования и структуры данных» позволит существенно повысить продуктивность и конкурентоспособность слушателей при разработке программного обеспечения.

Формат

В состав курса входят видеолекции, опросы по материалам лекций и практические задания по программированию, предполагающие самостоятельную реализацию изучаемых в курсе алгоритмов и структур данных на одном из предложенных современных языков программирования. Курс рассчитан на десять недель. Средняя недельная нагрузка на обучающегося — 14 часов. Общая трудоемкость курса составляет четыре зачетных единицы.

Для прохождения курса и выполнения всех предложенных заданий достаточно материалов видеолекций. Однако для углубления знаний по изучаемой тематике можно воспользоваться следующими дополнительными источниками:

  1. Кормен T., Лейзерсон Ч., Ривест Р., Штайн К. Алгоритмы: построение и анализ. — М.: Вильямс, 2012.
  2. Ахо А., Хопкрофт Д., Ульман Д. Структуры данных и алгоритмы. — М. : Вильямс, 2007.
  3. Онлайн-конспекты лекций по дискретной математике, алгоритмам и структурам данных, читаемых на кафедре компьютерных технологий Университета ИТМО.

Требования

Для успешного освоения курса необходимы знание основ дискретной математики, умение писать программы среднего размера на объектно-ориентированном языке программирования.

Для прохождения курса требуется любой общедоступный компилятор одного из следующих языков программирования:

  • Java: версия 8 (ссылка для скачивания на сайте Oracle)
  • C, C++: MinGW версии 5.1 (для Windows, для Linux можно использовать GCC аналогичной версии), а также Microsoft Visual Studio C++ 2013 (скачать Visual Studio Express можно здесь).
  • C#: Microsoft Visual Studio C# 2013 (скачать Visual Studio Express можно здесь).
  • Python: версия 3.5 (ссылка для скачивания на сайте python.org)
  • Scala: версия 2.11 (ссылка для скачивания на сайте scala-lang.org)
  • Kotlin: версия 1.0 (ссылки на инструкции по установке компилятора, плагинов в IntelliJ IDEA и в Eclipse).

Программа курса

В курсе рассматриваются следующие темы:

  1. Оценка времени работы алгоритмов
  2. Алгоритмы сортировки, основанные на сравнении (сортировка слиянием, быстрая сортировка, нижняя оценка на время работы алгоритмов сортировки)
  3. Алгоритмы сортировки с линейным временем выполнения (сортировка подсчетом, цифровая сортировка, карманная сортировка)
  4. Элементарные структуры данных (стек, очередь, связанные списки)
  5. Алгоритмы, основанные на двоичной куче (сортировка кучей, очередь с приоритетами)
  6. Введение в алгоритмы поиска (двоичный поиск в отсортированном массиве, двоичное дерево поиска)
  7. Сбалансированные деревья поиска (обзор сбалансированных деревьев, АВЛ-дерево, Splay-дерево)
  8. Хеширование (хеш-таблицы с закрытой и открытой адресацией)
  9. Введение в поиск подстрок (простейший алгоритм поиска подстрок, алгоритм Рабина-Карпа)
  10. Поиск подстрок (алгоритм Кнута-Морриса-Пратта, Z-функция, алгоритм Бойера-Мура)

Каждая тема предполагает изучение в течение одной недели. На каждой неделе выдаются задания по программированию, предполагающие самостоятельную реализацию изучаемых в курсе алгоритмов и структур данных.

  • В курсе имеется два типа дедлайна (предельного срока выполнения оценивающих мероприятий):
    – мягкий дедлайн, при котором необходимо выполнить все оценивающие мероприятия текущей недели до ее завершения;
  • – жесткий дедлайн, при котором на выполнение оценивающих мероприятий после мягкого дедлайна дополнительно выделяется еще две недели, по окончании которых доступ к соответствующим мероприятиям закрывается.

Результаты обучения

  • Умение анализировать и реализовывать базовые алгоритмы программирования и структуры данных
  • Навыки проектирования и разработки средств реализации прикладных информационных технологий
  • Навыки разработки алгоритмов для проведения экспериментальных исследований в области информатики

Формируемые компетенции

  • 09.03.02 Информационные системы и технологии
    1. Способность к проектированию базовых и прикладных информационных технологий (ПК-11)
    2. Способность разрабатывать средства реализации информационных технологий (алгоритмические) (ПК-12)
    3. Готовность участвовать в постановке и проведении экспериментальных исследований (ПК-23)

Источник: https://openedu.ru/course/ITMOUniversity/PADS/

Написание курсовых, дипломных, контрольных работ по алгоритмизации и программированию

Алгоритмизация – действия, направленные на разработку алгоритмов для подбора правильного решения поставленной задачи. Кроме этого, алгоритмизация представляет собой один из разделов информатике, который изучается в высших учебных заведениях.

Программирование – процесс разработки новых программ для компьютеров. Алгоритмизация и программирование имеют прямую связь между собой. Создание программы происходит на основе применения уже составленных алгоритмов и структур данных с использованием различных языков программирования. Также стоит отметить, что построение алгоритма входит в состав программной инженерии.

Каждый специалист, перед разработкой программы должен определиться с языком, так как он имеет более 8 000 вариантов, и каждый из них требует различные уровни к деталям во время реализации алгоритма.

Контрольная работа по алгоритмизации и программированию

Контрольная работа для заочников представляет собой домашнее задание. Она включает в себя задания теоретического и практического характера.

Одними из обязательных условийоформления является машинный текст и четкое соблюдение утвержденной структуры.

Многие преподаватели выделяют несколько тем контрольных работ по алгоритмизации и программированию, которые наиболее часто выполняются студентами: «алгоритмизация и программирование разветвляющихся процессов» и «алгоритмизация в среде QBasic».

Курсовые работы по алгоритмизации и программированию

Курсовая работа — важнейший студенческий труд. В случаи, если студент получает неудовлетворительную оценку, то он не допускается к занятиям следующего курса обучения.

Важно, чтобы подготовленный материал обладал высокой уникальностью и не имел сходств с уже выполненным ранее трудом.

К самым распространенным темам курсовых работ по алгоритмизации и программированию можно отнести: «формализация и алгоритмизация задач нахождения корней уравнений» и «алгоритмизация модели системы массового обслуживания и ее реализация в программе GPSS World».

Дипломные работы по алгоритмизации и программированию

Дипломная работа требует к себе особого внимания. Если студент понимает, что по определенным причинам он не сможет или подготовить письменную часть студенческой работы, то необходимо ее заказать у профессионалов.

Мы создадим письменную часть любого студенческого проекта, в независимости от его сложности и темы.

Совсем недавно наши сотрудники занимались написанием дипломных работ по алгоритмизации и программированию следующих тематик: «программирование процессов на Fox» и «алгоритмизация и программирование на языке Паскаль».

Каждую работу мы ведем до полной сдачи. В случае защиты диплома мы вносим все необходимые коррективы до окончательного принятия преподавателем.

Все работы уникальны и создаются специально для каждого заказчика. Созданный нами реферат или курсовая есть только в одном экземпляре – у Вас на столе (и у вашего преподавателя, конечно)!

Именно поэтому многие наши клиенты, заказав однажды, продолжают это делать в процессе всего оставшегося учебного процесса.

Источник: http://www.akademik.su/spisok-predmetov/programmer/algoritmizatsiya-i-programmirovanie/

Ссылка на основную публикацию