Įvadas į algoritmus

ALGORITMAI Įvadas Informatika – tai mokslas tiriantis informacijos kaupimą, apdorojimą, perdavimą ir kompiuterius. Kitaip tariant, informatikos pagrindą sudaro techninė įranga, programų paketai ir algoritmai. Algoritmai + duomenų struktūros = programos 1. Algoritmo sąvoka Algoritmo sąvoka yra kilusi iš matematiko al-Horezmi (IX a.) pavardės ir daugiausiai šią sąvoką naudojo matematikai pažymint keturių pagrindinių aritmetinių (sudėties, atimties, daugybos ir dalybos) veiksmų taisykles. Dabartiniu metu algoritmo sąvoka naudojama ne tik matematikoje: kalbama apie žaidimo šachmatais algoritmus, buities technikos naudojimo algoritmus, raketos valdymo algoritmai ir pan. Gyvenime dažnai susiduriame su instrukcijomis, nurodymais ir taisyklėmis, kurių nežinodami mes negalėtume atlikti tam tikrų veiksmų. Taigi bendrai algoritmą būtų galima apibūdinti kaip nurodymų seką tam, kas turės atlikti konkrečią užduotį. Daugelį kasdieninės veiklos rezultatų pasiekiame net nesusimąstydami, kad vykdome tam tikrą algoritmą. Bet būna gyvenime ir tokių uždavinių, kuriems išspręsti reikia gana sudėtingo algoritmo, t.y. taisyklių rinkinio norimam rezultatui pasiekti. Rašant algoritmus, pirmoje vietoje reikia gerai suvokti, ką norite apskaičiuoti, kokių duomenų reikės skaičiavimams atlikti ir kokiu būdu norėsite pateikti rezultatus. Antra, būtina gerai apgalvoti uždavinio sprendimo kelią ir jį aprašyti taip, kad visi vienareikšmiškai jį suprastų. Toks uždavinio sprendimo kelio aprašymas, visada leidžia gauti tuos pačius rezultatus, kas bespręstų šį uždavinį. Algoritmu vadinami aiškūs vienareikšmiai nurodymai (sakiniai), kaip turint tam tikrus pradinius duomenis gauti reikiamus teisingus rezultatus. Arba Tai tikslus veiksmų sąrašas, nurodantis, kokias operacijas ir kokia tvarka reikia atlikti norint gauti reikiamą rezultatą. Arba Tiksliai nusakyta paprastų instrukcijų seka, skirta funkcijai apskaičiuoti arba problemai išspręsti Algoritmams būdingos tokios bendrosios savybės: • Diskretumas: algoritmas skaidomas į tiksliai aprašytus vykdymo žingsnius. • Baigtumas: algoritmas turi turėti pabaigą. • Rezultatyvumas: algoritmas visada turi pateikti konkretų rezultatą (jei jis egzistuoja) arba paaiškinimą, kodėl jis negautas. • Aiškumas: algoritmas turi būti pateikiamas taip, kad jį visi vienareikšmiškai suprastų. Pradžioje reikia gerai išsiaiškinti sprendžiamą uždavinį: 1. Kokie bus pradiniai duomenys ir kokius norime gauti rezultatus. 2. Sprendimo metodo parinkimas. Jis turi būti suformuluotas aiškiai, kad net ir nežinant uždavinio esmės, o tik vykdant nurodytus veiksmus (o kompiuteris taip ir veikia) būtų galima gauti reikiamus rezultatus. Rašant algoritmą, reikia numatyti visus galimus atvejus. Tarkime turite išspręsti kvadratinę lygtį. Iš karto kyla klausimas, kokia tai lygtis, ar visi nariai prie įvairaus laipsnio nežinojo yra ir pan. Juk jei turime lygtį ax2+b=0 ir ax2+bx+c=0, jas galima išspręsti skirtingais būdais. Reikia taip pat žinoti, kokie bus pradiniai duomenys : a, b, c ir koks bus rezultatas – x. 3. Parašytas algoritmas yra perduodamas vykdytojui. Vykdytojas gali realizuoti algoritmą, jei yra tam tinkama aplinka. To paties algoritmo efektyvumas (greičio, atminties, patogumo vartotojui ar kitų parametrų atžvilgiu) dažniausiai priklauso nuo pasirinktos aplinkos ir sprendimo metodo. Sudėtingesnių algoritmų sukūrimas, aprašymas bei įdiegimas dažniausiai yra nelengvas darbas, reikalaujantis specialių žinių. Tačiau jų kainą gana greitai atsiperka, jei įdiegti algoritmai vykdomi daug kartų. Kai automatizuojamas sudėtingas procesas, tenka jo struktūroje išskirti atskirus etapus, o šiuos vėl gali tekti skaidyti į paprastesnius, t.y. taikomas dekompozicijos principas. Jei šioje uždavinio sprendimo etapų sekoje bus bent vienas, neduodantis teisingo atsakymo, visas uždavinys liks neišspręstas. Kartais taip gali atsitikti tiesiog dėl duomenų trūkumo. Sukūrus algoritmą, jį reikia pateikti taip, kad jis būtų suprantamas ne tik rašiusiam algoritmą, bet ir kitiems, kurie norėtų jį vykdyti. Dažniausiai algoritmai yra užrašomi tokiais būdais: • Žodžiais. • Pseudokodu, • Struktūrograma • Simbolinės (blokinės) schemos Žodžiais Paprastas pavyzdys, elektroninio laiško kūrimas: Pradiniai duomenys: reikia turėti adresą A, reikia turėti laišką L, gali būti ir laiško priedai P. Rezultatas: R, tai aišku bus arba išsiųstas laiškas arba ne.O neišsiųsti laiško galime tuo atveju, jei nebus internetinio ryšio. Taigi, laiškų siuntimo algoritmą aprašysime kaip vykdomų veiksmų sąrašą: Darbo pradžia (įjungti kompiuterį) 4. Tikrinti, ar yra ryšys su internetu: a. jei taip, vykdyti 2 žingsnį; b. jei ne, vykdyti 8 žingsnį. 5. Iškviesti pašto programą. 6. Įvesti (A), rašyti laišką (L). 7. Tikrinti, ar reikia siųsti priedus (P): c. jei taip, vykdyti 5 žingsnį; d. jei ne, vykdyti 6 žingsnį. 8. Pridėti prie laiško priedų failus. 9. Išsiųsti laišką. 10. Nustatyti kintamajo R reikšmę “Išsiųsta“. Baigti darbą. 11. Nustatyti kintamajo R reikšmę “Neišsiųsta”. Darbo pabaiga (baigti darbą su elektroninio pašto programa). Čia pateiktas žodinio algoritmo užrašymo pavyzdys. Pseudokodas Apskaičiuoti f-jos reikšmes, kai ir atspausdinti x ir y reikšmes. pradžia x = 1 kol x =100). Sąlygos tikrinimo bloke visuomet įrašoma sąlyga, kurią reikia patikrinti, renkantis tolesnę skaičiavimo kryptį. Gali būti pasirenkama tik viena iš dviejų sprendimo krypčių. Jei sąlyga tenkinama, toliau atliekami veiksmai šakoje su nuoroda “Taip”, priešingu atveju – kitos šakos veiksmai (nuoroda “Ne”). A, B - bet kokios išraiškos, kintamieji arba skaičiai. Žinomas procesas. Aprašo anksčiau sudarytą algoritmą ar programą. Šiame bloke užrašomas to algoritmo ar programos pavadinimas, duomenų ir rezultatų vardai. Jungtis. Naudojama, kai linija turi būti perkelta į kitą vietą, kai ją ištisai brėžti ne patogu arba neįmanoma. Kai atitinkamus blokus algoritmo schemoje sujungti linija būna sunku arba iš viso neįmanoma, tada naudojama jungtis. Linijos nutraukimo pradžioje ir pabaigoje nubraižomi jungties blokai. Juose įrašoma raidė, skaičius arba raidės ir skaičiaus junginys. Algoritmo schemos blokai gali būti numeruojami, priskiriant jiems koordinates - skaičius, raides arba raidžių ir skaičių junginį. Koordinatė rašoma bloko kairiosios viršutinės linijos pertrūkio vietoje. Algoritmų tipai • Tiesiniai • Šakotieji • Cikliniai Tiesiniai algoritmai Tai tokie algoritmai, kuriuose visi veiksmai atliekami nuosekliai vienas po kito be jokių alternatyvų ar veiksmų grupių kartojimo. Pvz., duotos f-jos: y=ax+b z=yb+9 Reikia apskaičiuoti y ir z bei atspausdinti jų reikšmes. Šakotieji algoritmai Pvz., Apskaičiuoti y reikšmes, kai f-ja išreikšta formule: Uždavinys: Duoti trys nelygūs skaičiai. Reikia surasti didžiausią iš jų ir parodyti kompiuterio ekrane. Skaičių reikšmių dabar nežinome. Pavadinkime juos a, b, c, o didžiausią reikšmę - max . Jei a būtų daugiau už b, tada beliktų a palyginti su c ir didesniąją reikšmę suteiktume kintamajam max. Priešingu atveju reiktų b palyginti su c. Tas pats uždavinys, kitas sprendimo algoritmas: Cikliniai algoritmai Cikliniuose skaičiavimo procesuose kai kurie veiksmai kartojami su vis naujomis kintamųjų reikšmėmis. Pasikartojančią skaičiavimo proceso dalį vadinsime ciklu. Uždavinio sprendimo algoritme gali būti daug ciklų. Be to, vieno ciklo viduje gali būti kitas ciklas, o jame vėl naujas ciklas ir t.t. Nelengva rasti praktinį uždavinį, kurio sprendimo algoritme nebūtų ciklo. Reikia labai gerai suprasti ciklinio skaičiavimo proceso struktūrą. Pirmiausia būtina nustatyti kintamąjį, kurio reikšmė lemia, kiek kartų atlikti ciklą. Šis kintamasis vadinamas ciklo parametru. Pats ciklas susideda iš 4 pagrindinių dalių: 1) Parengiamoji ciklo dalis. Ciklo parametrui priskiriama (suteikiama) pradinė reikšmė. Jei yra daugiau kintamųjų, kurių reikšmės naudojamos cikle, tai jiems visiems priskiriamos pradinės reikšmės (arba jos turi būti anksčiau apskaičiuotos). 2) Darbinė ciklo dalis. Skaičiuojamos rezultatų reikšmės pagal duotas formules ir (jei reikia) išvedami skaičiavimo rezultatai. Šie veiksmai vėliau gali būti kartojami pakeitus ciklo parametro ir kitų kintamųjų reikšmes. 3) Ciklo parametro reikšmės keitimas. Čia nurodoma, ką reikia atlikti, kad ciklo parametro reikšmė būtų automatiškai pakeista pagal uždavinio sąlygoje suformuluotą jo kitimo dėsnį. Taip pat nurodoma, kaip turi būti keičiamos kitų ciklo kintamųjų reikšmės. 4) Ciklo vykdymo (kartojimo) sąlygos tikrinimas. Jei ciklo parametro reikšmė tenkina suformuluotą ciklo vykdymo sąlygą, tai ciklas vėl atliekamas dar bent vieną kartą. Priešingu atveju ciklas nebeatliekamas, ir pereinama prie tolesnių skaičiavimų. Dvi ciklo struktūros: Ciklas vykdomas bent vieną kartą. Pvz., Apskaičiuoti f-jos reikšmes, kai ir atspausdinti x ir y reikšmes

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!