19424

Понятие алгоритма. Исполнитель алгоритма. Система команд исполнителя (на примере учебного исполнителя)

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Понятие алгоритма. Исполнитель алгоритма. Система команд исполнителя на примере учебного исполнителя. Свойства алгоритма. Способы записи алгоритмов; блоксхемы. Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад в 825 году ученый из города Хор

Русский

2013-07-12

70 KB

59 чел.

Понятие алгоритма. Исполнитель алгоритма. Система команд исполнителя (на примере учебного исполнителя). Свойства алгоритма. Способы записи алгоритмов; блок-схемы.

Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Джафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которой описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Само слово алгоритм возникло в Европе после перевода на латынь книги этого математика.

Алгоритм – описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

Вы постоянно сталкиваетесь с этим понятием в различных сферах деятельности человека (кулинарные книги, инструкции по использованию различных приборов, правила решения математических задач...). Обычно мы выполняем привычные действия не задумываясь, механически. Например, вы хорошо знаете, как открывать ключом дверь. Однако, чтобы научить этому малыша, придется четко разъяснить и сами эти действия и порядок их выполнения:

1. Достать ключ из кармана.

2. Вставить ключ в замочную скважину.

3. Повернуть ключ два раза против часовой стрелки.

4. Вынуть ключ.

Еще пример. Алгоритм деления отрезка АВ пополам:

1. Поставить ножку циркуля в точку А;

2. Установить раствор циркуля равным длине отрезка АВ;

3. Провести окружность;

4. Поставить ножку циркуля в точку В;

5. Провести окружность;

6. Через точки пересечения окружностей провести прямую;

7. Отметить точку пересечения этой прямой с отрезком АВ.

Если вы внимательно оглянитесь вокруг, то обнаружите множество алгоритмов которые мы с вами постоянно выполняем. Мир алгоритмов очень разнообразен. Несмотря на это, удается выделить общие свойства, которыми обладает любой алгоритм.

Свойства алгоритмов:

  1.  Дискретность (от лат. discretus — разделённый, прерывистый, раздельность) (алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке);
  2.  Детерминированность (от. лат. determinate – определенность, точность) (любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае);
  3.  Конечность (каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения);
  4.  Массовость (один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными);
  5.  Результативность (отсутствие ошибок, алгоритм должен приводить к правильному результату для всех допустимых входных значениях).

Замечание: Иногда детерминированность разделяют на понятность(исполнитель алгоритма должен понимать, как выполнять каждое действие) и точность, а конечность и массовость объединяет в одно свойство.

Виды алгоритмов:

1. Линейный алгоритм (описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке);

2. Циклический алгоритм (описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено заданное условие);

3. Разветвляющийся алгоритм (алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий);

4. Вспомогательный алгоритм (алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя).

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

  •  В устной форме.
  •  В письменной форме на естественном языке.
  •  В письменной форме на формальном языке.
  •  Для более наглядного представления алгоритма широко используется графическая формаблок-схема, которая составляется из стандартных графических объектов.

При графическом представлении алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура.

Стандартные графические объекты блок-схемы:

Вид стандартного графического объекта

Назначение

Начало алгоритма

Конец алгоритма

Выполняемое действие записывается внутри прямоугольника

Условие выполнения действий записывается внутри ромба

Счетчик кол-во повторов

Последовательность выполнения действий

Пример записи алгоритма в виде блок-схемы:

Стадии создания алгоритма:

1. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной человеку, который его разрабатывает (определить цель, наметить план действий).

2. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной тому объекту (в том числе и человеку), который будет выполнять описанные в алгоритме действия (выбрать среду и объект алгоритма, детализировать алгоритм).

Объект, который будет выполнять алгоритм, обычно называют исполнителем.

Исполнитель - объект, который выполняет алгоритм.

Назначение исполнителя точно выполнить предписания алгоритма, подчас не задумываясь о результате и целях, т.е. формально. Идеальными исполнителями являются машины, роботы, компьютеры...

Компьютер – автоматический исполнитель алгоритмов.

Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой.

Каждый исполнитель характеризуется средой («местом обитания») и системой команд.

Основными характеристиками исполнителя являются: среда, система команд, элементарные действия, отказы.

Среда (или обстановка) — это "место обитания", множество объектов, которые окружают исполнителя.

Каждый исполнитель может выполнять команды только из некоторого строго заданного списка — системы команд исполнителя. Совокупность всех команд, которые исполнитель может выполнить, называется системой команд исполнителя (СКИ). Для каждой команды должны быть заданы условия применимости (в каких состояниях среды может быть выполнена команда) и описаны результаты выполнения команды.

За каждой командой из системы команд исполнителя закреплено конкретное элементарное действие. Исполнителя можно представить в виде устройства с кнопочным управлением. Каждая кнопка соответствует одной команде исполнителю, и нажатие означает вызов этой команды. После вызова команды исполнитель совершает элементарное действие, соответствующее данной команде. Важно отметить, что нас интересует результат, а не механизм выполнения команды.

Отказы исполнителя возникают при вызове команды в недопустимом для данной команды состоянии среды. Другими словами – это случай, когда попытка выполнить команду приводит к аварии.

Учебными исполнителями называют различные образы на экране компьютера, которыми можно управлять, отдавая команды. Используются они для обучения составлению управляющих алгоритмов.

Есть много различных учебных исполнителей, придуманных для занятий по информатике. У них разные, часто забавные названия: Черепашка, Робот, Чертежник, Кенгуренок, Пылесосик, Муравей, Кукарача и др. Одни исполнители создают рисунки на экране, другие складывают слова из кубиков с буквами, третьи перетаскивают предметы из одного места в другое. Все эти исполнители управляются программным путем. Любому из них свойственна определенная среда деятельности, система команд управления, режимы работы. С помощью каждого из таких исполнителей можно учиться строить алгоритмы управления.

Многие из учебных исполнителей занимаются рисованием на экране компьютера. Из названных выше, это Черепашка, Кенгуренок, Чертежник. Эту группу можно назвать графическими исполнителями.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21697. Система стабилизации перевёрнутого маятника 668.5 KB
  Система стабилизации перевёрнутого маятника Перевёрнутый маятник представляет собой модель нестабильной системы управления сам маятник закреплён сверху на тележке которая может перемещаться вправо и влево в горизонтальной плоскости причём это перемещение является управляемым. Задача управления состоит в стабилизации маятника в вертикальном положении на возможно более продолжительное время. Цель управления состоит в том чтобы переместить тележку в позицию таким образом чтобы маятник оставался в вертикальном положении.
21698. Применение нейросетей для управления печью 145 KB
  В таких случаях целью управления является возможно более быстрое и плавное достижение требуемой температуры с последующим удерживанием её значения в заданных пределах. Система управления печью разработана японской фирмой Omron Inc. Структурная схема системы управления печью В состав системы управления входит модуль датчиков плата параллельного интерфейса вводавывода компьютер NEC PC9801F и исполнительное устройство.
21699. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТА 198.5 KB
  Более простое и пожалуй более понятное базовое определение интеллекта даёт доцент Днепропетровского национального университета Алексей Дубинский. Способность это мера интеллекта. Измеряется величиной интеллекта.
21700. ЦЕЛИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА 152.5 KB
  При этом все объекты делятся на порядки и объект более высокого порядка может управлять только объектом более низкого порядка т. Из теории объектов следует что все программы объекты одного порядка а значит не существует программы которая могла бы генерировать другие программы. Точнее три порядка и три подпорядка третьего порядка. Итак объекты 1го порядка это материальные носители данных.
21701. ТЕОРИЯ ОБЪЕКТОВ 431 KB
  его модификации отражающие некоторые значимые конструктивные отличия объектов одного порядка порядок. Из приведённого выше определения следует что Вселенная это объект Мира более низкого порядка. 2 Объект более высокого порядка полностью включает в себя все свойства объекта низшего порядка в том числе и в потенциальной форме. Следует заметить что свойства объекта низшего порядка могут быть полностью равны свойствам объекта высшего порядка и они при этом не сольются поскольку в результате наличия у объекта более высшего порядка...
21702. ОБЪЕКТЫ ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА 491.5 KB
  2} Итак с помощью объектов 2го порядка мы можем изменять состояния различных объектов 1го порядка.1 В него мы введём дополнительный объект 1го порядка изменение состояния которого через универсальный интерфейс отражается на остальных объектах 1го порядка. Введём также генератор случайности дающий возможность случайно выбрать какой объект 1го порядка следует изменить наиболее сильно и в каком направлении.
21703. Модели представления знаний 96 KB
  Впервые была представлена Минским как попытка построить фреймовую сеть или парадигму с целью достижения большего эффекта понимания . Минский разработал такую схему в которой информация содержится в специальных ячейках называемых фреймами объединенными в сеть называемую системой фреймов .Возможно б что вы используете информацию содержащуюся в вашем фрейме комнаты для того чтобы распознать мебель что называется процессом сверхувниз или в контексте теории фреймов фреймодвижущим распознаванием . Он предложил систему ...
21704. Модуль Нейрокибернетика 380 KB
  В первом случае сформированная нейронная сеть выступает в роли регрессионной модели и имеет k входов и один выход то есть в качестве входных значений нейронной сети выступают предшествующие значения котировок а в качестве выхода значение на текущий момент. В автоматическом управлении нейронные сети так же не плохо справляются со своей задачей и если учесть что не нужно проводить сложных расчетов то выбор в пользу использования нейронных сетей становиться очевидным. Так же нейронные сети находят практическое применение при диагностике...
21705. Технология личностного ориентирования в географии 103.5 KB
  Содержание личностно-ориентированного образования, его средства и методы структурируются так, что позволяют ученику проявить избирательность к предметному материалу, его виду и форме, в этих целях разрабатываются индивидуальные программы обучения, которые моделируют исследовательское мышление.