Алгоритм, записанный на языке исполнителя, называется программой.

Урок 23

Алгоритмы и исполнители

Понятие алгоритма. 1

Исполнители алгоритмов. 1

Свойства алгоритмов. 3

Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ) 4

Переменная в программировании (тип, имя, значение) 5

Операция присваивания. 6

Готовимся к ЕГЭ.. 7

Подведем итоги. 9

Понятие алгоритма

В повседневной жизни люди встречаются с различными задачами: приготовление супа, получение денег в банкомате, решение квадратного уравнения и т. д. При решении любой подобной задачи человек обращается к продуманным заранее со всеми возможными вариантами предписаниям (инструкциям) о том, какие действия и в какой последовательности должны быть выполнены. Именно с целью успешного решения какого-либо определенного класса задач люди вырабатывают системы таких предписаний (поваренная книга, инструкция пользования банкоматом, учебник и т.д.) для использования разными людьми.

Итак, мы подошли к центральному понятию информатики — алгоритму.

Алгоритм– это понятное и точное указание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Причем исполнителем может быть как человек, так и техническое устройство умеющее выполнять определенный набор действий. Примерами таких исполнителей могут служить станки с числовым программным управлением, выполняющие заданную программу, робот, проводящий работы в космосе, согласно командам, поступающим с Земли, компьютер, выполняющий команды пользователя.

PЗнаете ли вы

1983 году отмечалось 1200-летие со дня рождения одного из величайших ученых

Средней Азии и средневекового Востока Мухамада ибн Мусы аль-Хорезми.

Под этим именем в средневековой Европе знали величайшего математика из

Хорезма (город в современном Узбекистане). Он написал ряд трактатов по

арифметике и алгебре, в том числе книгу "Арифметика индусскими цифрами" –

о счете с помощью десяти цифр и правилах арифметических действий с числами.

Имя ученого аль-Хорезми превратилось в понятие algorithmi, первоначально

обозначавшее десятичную систему исчисления и правила арифметических

действий в этой системе. Отсюда и возник современный научный термин " алгоритм ".

Это понятие стали использовать для обозначения последовательности действий, приводящих к решению поставленной задачи.

Исполнители алгоритмов

Составляя алгоритм той или иной задачи, мы всегда должны помнить о том, кто будет его выполнять. Ведь человек далеко не единственный исполнитель алгоритмов. Роботы-манипуляторы и станки с программным управлением, живая клетка и даже животные в цирке исполняют различные алгоритмы, в том числе и те, которые человек исполнить не в силах.

PЧто такое исполнитель

Упрощенно исполнителя можно представить себе как некоторое устройство управления, соединенное с набором манипуляторов. Устройство управления понимает алгоритмы и организует их выполнение, командуя соответствующими манипуляторами. А манипуляторы производят действия, выполняя команды управляющего устройства.

Если человека рассматривать, как исполнителя алгоритмов, то мозг – его управляющее устройство, а манипуляторы – руки, ноги, рот и т.д. У роботов, станков с программным управлением и ЭВМ управляющее устройство – процессор; что же касается набора манипуляторов, то он зависит от того, для решения каких задач предназначен

данный исполнитель. Ясно, что как бы ни были разнообразны возможности

конкретного исполнителя, они всегда ограничены. В противном случае для решения

любой задачи годился бы один-единственный алгоритм:

Получить исходные данные.

Найти решение.

Сообщить ответ.

Поэтому, прежде чем составлять алгоритм решения задачи, нужно узнать, какие действия предполагаемый исполнитель может выполнить. Все возможные действия исполнителя называются допустимыми действиями исполнителя и составляют его систему команд. При составлении алгоритмов можно использовать только их.

Упрощенно исполнителя можно представить как некоторое устройство управления. Основные характеристики исполнителя:

· Среда (место обитания исполнителя) - совокупность условий, при которых становятся возможными все известные исполнителю команды.

· Система команд исполнителя (СКИ) - важнейшая характеристика исполнителя - строго заданный список команд, которые может выполнить исполнитель, т.к. ясно, что как бы не были разнообразны возможности исполнителя, они всегда ограничены. Для каждой команды должны быть заданы условия применимости (в каких состояниях среды может быть выполнена команда) и описаны результаты выполнения команды.

Подразумевается, что исполнитель ничего не знает о цели алгоритма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов, не задумываясь. Такого исполнителя называют формальным в отличие от исполнителя, думающего или неформального (например, человека).

Из возможности формального исполнения алгоритма следует очень важное следствие: поскольку осознавать содержание алгоритма не требуется, его исполнение можно доверить автомату или компьютеру.

На этом основано действие программно управляемых исполнителей – автоматов, например, промышленных роботов или бытовой техники (стиральная машина-автомат, автомат по продаже газированной воды). Робот манипулятор может выполнить работу токаря, если он умеет делать все операции токаря (включить станок, закрепить резец, перемещать резец, замерять изделие и т. д.).

Свойства алгоритмов

Алгоритм, предназначенный для исполнения автоматом или компьютером, должен обладать пятью свойствами (или удовлетворять требованиям):

Дискретность
Процесс решения задачи должен быть разбит на последовательность отдельных шагов. Таким образом, формируется упорядоченная совокупность отделенных друг от друга команд (предписаний). Образующаяся структура алгоритма оказывается прерывной (дискретной): только выполнив одну команду, исполнитель сможет приступить к выполнению следующей.

Понятность
Алгоритм, составленный для конкретного исполнителя, должен включать только те команды, которые входят в его систему команд. Это свойство алгоритма называется понятностью. Алгоритм не должен быть рассчитан на принятие каких-либо самостоятельных решений исполнителем, не предусмотренных составителем алгоритма.

PЗнаете ли вы

Программисты, работавшие на ЭВМ первого поколения, писали программы на языке машинных кодов. Это довольно сложная и утомительная работа. Для облегчения программирования были созданы языки высокого уровня. Примерами таких языков являются Фортран, Паскаль, Бейсик, СИ и др. Составление программ на таких языках намного проще, чем на языке машинных кодов.

 

& Словарь терминов

Данные - информация, представленная на машинном языке и обрабатываемая процессором.

Программа – последовательность команд, которую выполняет процессор в процессе обработки данных.

PЗнаете ли вы

Тип переменной определяет размер области памяти для хранения переменной и какие операции допустимы с этой переменной (например, над числовыми переменными возможны арифметические операции, над строковыми – операции преобразования символьных строк, над логическими – логические операции).

Типы переменных

Тип переменной	Возможные значения	Объем занимаемой памяти	Обозначение в QBasic	Обозначение в Visual Basic
Числовая целого типа	Целые числа от -32768 до 32767	2 байта	А%	intA
Числовая вещественного типа	Десятичные числа одинарной точности	4 байта	А	sngA
Десятичные числа двойной точности	8 байтов	А!	dblA
Символьная	Строка символов	1 байт на каждый символ	А$	strA
Логическая	Логическое значение True или False	2 байта		blnA

"4. Компьютерная программа может управлять работой компьютера, если она находится

m на гибком диске	m на CD-ROM
m в оперативной памяти	m на жестком диске

"5. Найдите соответствие, выбрав свойство алгоритма из списка:

Четкое разделение шагов и их последовательное выполнение		1. определенность
Возможность получения искомого результата при решении всего класса задач данного типа для любых допустимых исходных данных		2. результативность
Однозначное получение результата при одних и тех же исходных данных		3. понятность
Получение за конечное число шагов результата, определенного постановкой задачи		4. массовость
Алгоритм должен включать только те команды, которые входят в систему команд исполнителя.		5. дискретность

Операция присваивания

Свое значение переменная может получить с помощью:

· операции ввода. Записывается она, например, так:

Ввод «Введите стороны треугольника» а, b, c.

· операции присваивания. Записывается она, например, так:

x:= a (запись означает, что в что в ячейку памяти, выделенную для переменной х компьютер должен записать значение, взятое из переменной а).

y:=3 * sin(x) + b² (компьютер воспринимает эту запись как приказ - «вычислить значение выражения 3 * sin(x) + b² и поместить это значение в ячейку памяти, отведенную для переменной y»).

z: = 5.1; R: = 'КОЛЯ' ( операция позволяет присваивать переменной конкретное значение. Эти записи означают, что в ячейку памяти, выделенную для z, компьютер должен записать число 5.1, а в ячейку для R - указанные четыре буквы).

Что важно знать для команды присваивания:

· если переменной не присвоено значение, то она остается неопределенной и ЭВМ присваивает ей, как правило, значение равное 0;

· значение переменной сохраняется до присваивания этой переменной нового значения;

· новое значение переменной заменяет ее старое значение;

· для проведения обмена значений между двумя переменными необходимо завести третью переменную. Например, поменять значения переменных x и y, если x:=6 y:=5. Заведем третью переменную, например, z и выполним обмен значениями между переменными следующим образом: z:=x; x:=y; y:=z.

Пример. Определим, чему станет, равна величина F, после выполнения следующего ряда присвоений:

Операция присваивания	F:=4	F:= F *5	F:= 10+F	F:= F / 3	F:=F-10
Значение переменной F	4	20	30	10	0

Ответ: величина F станет равной 0.

"6. Найдите соответствие,

B1		1. операция присваивание
Числовой		2. имя переменной
B1:=2- COS (0)		3. тип переменной
1		4. значение переменной

выбрав термины в обозначении операции B1:=2-COS(0):

 

"7. Определите значения переменных A, B, C после выполнения следующего ряда присваиваний: А: = 3; B: = 5; C: = 10; C: = A; A: = B; B: = C.

A=____; B=____; C=____?

"8. Что произойдет после выполнения команды M:=N?

q значения переменных M и N изменят свои значения;

q значение переменной N не забудется;

q значение переменной M станет равно значению переменной N, при этом значение переменной N не изменится;

Готовимся к ЕГЭ

Заполните таблицы.

a) У исполнителя Утроитель две команды:

Вычти 1

Умножь на 3

№	Команда	Наличие воды в сосудах
А(8)	B(5)	C(3)

Первая из них уменьшает число на экране на 1, вторая – увеличивает его в три раза. Запишите порядок команд в программе получения из числа 3 числа 16, содержащей не более 5 команд.

 

b) Имеется три сосуда:

А (емкостью 8 л.),

В (емкостью 5 л.),

С (емкостью 3 л.).

Запишите алгоритм позволяющий разлить 8 литров на две равные части.

В алгоритме должно быть не более 7 команд.

!Вопросы экзамена (выдели в тексте урока ответ на каждый вопрос)

1. Понятие алгоритма. Свойства алгоритма. Исполнители алгоритмов
(назначение, среда, режим работы, система команд). Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ).

2. Переменная в программировании (тип, имя, значения). Операция
присваивания.

Подведем итоги

· Алгоритм - это неотъемлемая часть повседневной жизни. Любые инструкции, любые распоряжения руководства должны быть сформулированы в виде алгоритма, чтобы они были однозначно поняты подчиненными. Причем правила формирования распоряжений алгоритмов, инструкций-алгоритмов те же, что и для алгоритмов решения задач на компьютере.

· Алгоритм– это понятное и точное указание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

· Упрощенно исполнителя можно представить как некоторое устройство управления. Основные характеристики исполнителя: среда, система команд исполнителя (СКИ).

· Алгоритм, предназначенный для исполнения автоматом или компьютером, должен обладать пятью свойствами: дискретность, понятность, определенность (детерминированность), конечность (результативность), массовость.

· Компьютер действует как автоматический формальный исполнитель алгоритмов обработки информации

· Компьютерная программа – это закодированная информация о действиях, которые предписывается выполнить компьютеру, алгоритм для исполнения компьютером, записанный на языке машинных кодов (или на языке программирования).

· В программировании переменная задается именем, определяющим область оперативной памяти компьютера, куда во время работы программы можно занести и хранить в закодированном виде некоторое значение (целое или вещественное число, последовательность символов, логическое значение), которым при необходимости можно пользоваться и которое можно изменять.

· Основными характеристиками переменной являются: имя, тип, значение.

Оценка за урок:

J Ответы на вопросы тестов урока

№ теста	Ответы	№ теста	Ответы

 

Урок 23

Алгоритмы и исполнители

Понятие алгоритма. 1

Исполнители алгоритмов. 1

Свойства алгоритмов. 3

Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ) 4

Переменная в программировании (тип, имя, значение) 5

Операция присваивания. 6

Готовимся к ЕГЭ.. 7

Подведем итоги. 9

Понятие алгоритма

В повседневной жизни люди встречаются с различными задачами: приготовление супа, получение денег в банкомате, решение квадратного уравнения и т. д. При решении любой подобной задачи человек обращается к продуманным заранее со всеми возможными вариантами предписаниям (инструкциям) о том, какие действия и в какой последовательности должны быть выполнены. Именно с целью успешного решения какого-либо определенного класса задач люди вырабатывают системы таких предписаний (поваренная книга, инструкция пользования банкоматом, учебник и т.д.) для использования разными людьми.

Итак, мы подошли к центральному понятию информатики — алгоритму.

Алгоритм– это понятное и точное указание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Причем исполнителем может быть как человек, так и техническое устройство умеющее выполнять определенный набор действий. Примерами таких исполнителей могут служить станки с числовым программным управлением, выполняющие заданную программу, робот, проводящий работы в космосе, согласно командам, поступающим с Земли, компьютер, выполняющий команды пользователя.

PЗнаете ли вы

1983 году отмечалось 1200-летие со дня рождения одного из величайших ученых

Средней Азии и средневекового Востока Мухамада ибн Мусы аль-Хорезми.

Под этим именем в средневековой Европе знали величайшего математика из

Хорезма (город в современном Узбекистане). Он написал ряд трактатов по

арифметике и алгебре, в том числе книгу "Арифметика индусскими цифрами" –

о счете с помощью десяти цифр и правилах арифметических действий с числами.

Имя ученого аль-Хорезми превратилось в понятие algorithmi, первоначально

обозначавшее десятичную систему исчисления и правила арифметических

действий в этой системе. Отсюда и возник современный научный термин " алгоритм ".

Это понятие стали использовать для обозначения последовательности действий, приводящих к решению поставленной задачи.

Исполнители алгоритмов

Составляя алгоритм той или иной задачи, мы всегда должны помнить о том, кто будет его выполнять. Ведь человек далеко не единственный исполнитель алгоритмов. Роботы-манипуляторы и станки с программным управлением, живая клетка и даже животные в цирке исполняют различные алгоритмы, в том числе и те, которые человек исполнить не в силах.

PЧто такое исполнитель

Упрощенно исполнителя можно представить себе как некоторое устройство управления, соединенное с набором манипуляторов. Устройство управления понимает алгоритмы и организует их выполнение, командуя соответствующими манипуляторами. А манипуляторы производят действия, выполняя команды управляющего устройства.

Если человека рассматривать, как исполнителя алгоритмов, то мозг – его управляющее устройство, а манипуляторы – руки, ноги, рот и т.д. У роботов, станков с программным управлением и ЭВМ управляющее устройство – процессор; что же касается набора манипуляторов, то он зависит от того, для решения каких задач предназначен

данный исполнитель. Ясно, что как бы ни были разнообразны возможности

конкретного исполнителя, они всегда ограничены. В противном случае для решения

любой задачи годился бы один-единственный алгоритм:

Получить исходные данные.

Найти решение.

Сообщить ответ.

Поэтому, прежде чем составлять алгоритм решения задачи, нужно узнать, какие действия предполагаемый исполнитель может выполнить. Все возможные действия исполнителя называются допустимыми действиями исполнителя и составляют его систему команд. При составлении алгоритмов можно использовать только их.

Упрощенно исполнителя можно представить как некоторое устройство управления. Основные характеристики исполнителя:

· Среда (место обитания исполнителя) - совокупность условий, при которых становятся возможными все известные исполнителю команды.

· Система команд исполнителя (СКИ) - важнейшая характеристика исполнителя - строго заданный список команд, которые может выполнить исполнитель, т.к. ясно, что как бы не были разнообразны возможности исполнителя, они всегда ограничены. Для каждой команды должны быть заданы условия применимости (в каких состояниях среды может быть выполнена команда) и описаны результаты выполнения команды.

Подразумевается, что исполнитель ничего не знает о цели алгоритма. Он выполняет все полученные команды, не задавая вопросов, не задумываясь. Такого исполнителя называют формальным в отличие от исполнителя, думающего или неформального (например, человека).

Из возможности формального исполнения алгоритма следует очень важное следствие: поскольку осознавать содержание алгоритма не требуется, его исполнение можно доверить автомату или компьютеру.

На этом основано действие программно управляемых исполнителей – автоматов, например, промышленных роботов или бытовой техники (стиральная машина-автомат, автомат по продаже газированной воды). Робот манипулятор может выполнить работу токаря, если он умеет делать все операции токаря (включить станок, закрепить резец, перемещать резец, замерять изделие и т. д.).

Алгоритм, записанный на языке исполнителя, называется программой.

С использованием алгоритмов и их исполнителей появилась возможность автоматизации деятельности человека:

· процесс решения задачи представляется в виде последовательности простейших операций;

· создается машина (автоматическое устройство), способная выполнять эти операции в последовательности, заданной в алгоритме;

· человек освобождается от рутинной деятельности, выполнение алгоритма поручается автоматическому устройству.

JУлыбнитесь — Эй, Двое-из-Ларца, Одинаковы-с-лица!!! — Мы здесь! — Замесить и нарубить! … Эй, да вы что?!! — А что? — Наоборот!!! («Вовка в тридевятом царстве», мультфильм)

"1. Какие документы являются алгоритмами? q правила техники безопасности q рецепт приготовления торта q меню в столовой q инструкция по сборке шкафа

 

"2. Некий злоумышленник в качестве алгоритма получения кипятка предложил такую последовательность действий:

q Налить в чайник воду.

q Открыть кран газовой горелки.

q Поставить чайник на плиту.

q Ждать, пока вода закипит.

q Поднести спичку к горелке.

q Зажечь спичку.

q Выключить газ.

Расставьте последовательность действий таким образом, чтобы предотвратить несчастный случай.

"3. Выберете подходящие ответы для следующего утверждения:

«От любого исполнителя не требуется…»

q соблюдать последовательность действий;

q понимать смысл алгоритма;

q формально выполнять команды алгоритма;

q умение точно выполнять команды;

q знать цель алгоритма.

Свойства алгоритмов

Алгоритм, предназначенный для исполнения автоматом или компьютером, должен обладать пятью свойствами (или удовлетворять требованиям):

Дискретность
Процесс решения задачи должен быть разбит на последовательность отдельных шагов. Таким образом, формируется упорядоченная совокупность отделенных друг от друга команд (предписаний). Образующаяся структура алгоритма оказывается прерывной (дискретной): только выполнив одну команду, исполнитель сможет приступить к выполнению следующей.

Понятность
Алгоритм, составленный для конкретного исполнителя, должен включать только те команды, которые входят в его систему команд. Это свойство алгоритма называется понятностью. Алгоритм не должен быть рассчитан на принятие каких-либо самостоятельных решений исполнителем, не предусмотренных составителем алгоритма.