Praktisch alles in unserer Welt unterliegt einigen Gesetzen und Regeln. Die moderne Wissenschaft steht nicht still, dank der die Menschheit viele Formeln und Algorithmen kennt, anhand derer Sie viele von der Natur geschaffene Aktionen und Strukturen berechnen und nachbilden und die vom Menschen erfundenen Ideen zum Leben erwecken können.
In diesem Artikel analysieren wir die grundlegenden Konzepte des Algorithmus.
Entstehungsgeschichte von Algorithmen
Algorithmus - ein Konzept, das im 12. Jahrhundert auftauchte. Das Wort „Algorithmus“selbst stammt von der lateinischen Interpretation des Namens des berühmten Mathematikers Muhammad al-Khwarizmi aus dem Nahen Osten, der das Buch „On Indian Counting“geschrieben hat. Dieses Buch beschreibt, wie man natürliche Zahlen richtig mit arabischen Ziffern schreibt, und beschreibt den Algorithmus von Aktionen mit einer Sp alte über solchen Zahlen.
Im 12. Jahrhundert wurde das Buch "On the Indian Account" ins Lateinische übersetzt, und dann erschien diese Definition.
Interaktion des Algorithmus mit Mensch und Maschine
ErstellungAlgorithmus erfordert einen kreativen Ansatz, sodass nur ein Lebewesen eine neue Liste sequentieller Aktionen erstellen kann. Aber für die Ausführung bestehender Anweisungen ist es nicht notwendig, Fantasie zu haben, selbst seelenlose Technologie kann damit umgehen.
Ein hervorragendes Beispiel für die genaue Befolgung einer gegebenen Anweisung ist ein leerer Mikrowellenherd, der trotz fehlender Lebensmittel weiter funktioniert.
Ein Subjekt oder ein Objekt, das die Essenz des Algorithmus nicht verstehen muss, wird als formaler Vollstrecker bezeichnet. Ein Mensch kann auch ein formeller Vollstrecker werden, aber für den Fall, dass die eine oder andere Handlung unrentabel ist, kann ein denkender Vollstrecker alles auf seine Weise tun. Daher sind die Hauptdarsteller Computer, Mikrowellenherde, Telefone und andere Geräte. Das Konzept eines Algorithmus in der Informatik ist von größter Bedeutung. Jeder Algorithmus wird mit der Erwartung eines bestimmten Themas unter Berücksichtigung der zulässigen Aktionen zusammengestellt. Die Objekte, auf die das Subjekt Anweisungen anwenden kann, bilden die Umgebung des Ausführenden.
Praktisch alles in unserer Welt unterliegt einigen Gesetzen und Regeln. Die moderne Wissenschaft steht nicht still, dank derer die Menschheit viele Formeln und Algorithmen kennt, anhand derer Sie viele Aktionen und Kreationen der Natur berechnen und nachbilden und die vom Menschen erfundenen Ideen zum Leben erwecken können. In diesem Artikel werden wir die Grundkonzepte des Algorithmus analysieren.
Was ist ein Algorithmus?
Die meisten Aktivitäten, die wir im Laufe unseres Lebens ausführen, erfordern die Einh altung einer Reihe von Regeln. Ab wie viel eine Person eine richtige Vorstellung davon hatwas, wie und in welcher Reihenfolge er tun soll, hängt von der Qualität und dem Ergebnis der ihm übertragenen Aufgaben ab. Seit der Kindheit versuchen Eltern, in ihrem Kind einen Algorithmus für die wichtigsten Aktionen zu entwickeln, zum Beispiel: aufwachen, Bett machen, Zähne waschen und Zähne putzen, Übungen machen, frühstücken usw., die Liste, die eine Person macht sein ganzes Leben am Morgen kann auch als eine Art Algorithmus betrachtet werden.
Ein Algorithmus ist ein Konzept, das sich auf eine Reihe von Anweisungen bezieht, die eine Person befolgen muss, um ein bestimmtes Problem zu lösen.
Im Allgemeinen hat der Algorithmus viele Definitionen, mehrere Wissenschaftler charakterisieren ihn unterschiedlich.
Wenn der Algorithmus, der von einer Person jeden Tag verwendet wird, für jeden anders ist und sich je nach Alter und Situationen, in denen sich der Darsteller befindet, ändern kann, dann die Reihe von Aktionen, die ausgeführt werden müssen, um ein mathematisches Problem zu lösen oder Technik zu nutzen ist für alle gleich und bleibt immer gleich.
Es gibt ein anderes Konzept eines Algorithmus, auch die Arten von Algorithmen unterscheiden sich - zum Beispiel für eine Person, die ein Ziel verfolgt, und für Technologie.
In unserem Zeit alter der Informationstechnologie befolgen Menschen täglich eine Reihe von Anweisungen, die vor ihnen von anderen Menschen erstellt wurden, da Technologie bei der Verwendung eine präzise Ausführung einer Reihe von Aktionen erfordert. Daher besteht die Hauptaufgabe von Lehrern in Schulen darin, Kindern den Umgang mit Algorithmen beizubringen, bestehende Regeln schnell zu erfassen und entsprechend der aktuellen Situation zu ändern. Die Struktur des Algorithmus ist eine davonKonzepte, die im Mathematik- und Informatikunterricht jeder Schule behandelt werden.
Grundlegende Eigenschaften des Algorithmus
1. Diskretion (Folge einzelner Aktionen) - jeder Algorithmus sollte als eine Reihe einfacher Aktionen dargestellt werden, von denen jede nach Abschluss der vorherigen beginnen sollte.
2. Gewissheit – jede Aktion des Algorithmus sollte so einfach und klar sein, dass der Ausführende keine Fragen hat und keine Handlungsfreiheit hat.
3. Effizienz - Die Beschreibung des Algorithmus sollte klar und vollständig sein, damit die Aufgabe nach Ausführung aller Anweisungen ihr logisches Ende erreicht.
4. Massencharakter - der Algorithmus soll auf eine ganze Klasse von Problemen anwendbar sein, die nur durch Veränderung der Zahlen im Algorithmus gelöst werden können. Zwar gibt es die Meinung, dass der letzte Punkt nicht für Algorithmen gilt, sondern für alle mathematischen Verfahren im Allgemeinen.
Um Kindern die Algorithmen besser verständlich zu machen, verwenden Lehrer in Schulen oft das Beispiel des Kochens aus einem Kochbuch, der Herstellung von Medikamenten aus einem Rezept oder der Herstellung eines Seifenherstellungsprozesses auf der Grundlage einer Meisterklasse. Unter Berücksichtigung der zweiten Eigenschaft des Algorithmus, die besagt, dass jedes Element des Algorithmus so klar sein muss, dass es von absolut jeder Person und sogar von einer Maschine ausgeführt werden kann, können wir schlussfolgern, dass jeder Prozess mindestens eine Art erfordert der Vorstellungskraft kann der Algorithmus nicht benannt werden. Und Kochen und Handarbeiten erfordern gewisse Fähigkeiten und eine gut entwickelte Vorstellungskraft.
Es gibt verschiedene Arten von Algorithmen,aber es gibt drei wichtige.
Zyklischer Algorithmus
Bei diesem Typ werden einige Elemente mehrmals wiederholt. Die Liste der Aktionen, die wiederholt werden müssen, um das Ziel zu erreichen, wird als Rumpf des Algorithmus bezeichnet.
Iteration einer Schleife ist die Ausführung aller Elemente, die im Körper der Schleife enth alten sind. Teile der Schleife, die ständig eine bestimmte Anzahl von Malen ausgeführt werden, werden Schleifen mit einer festen Anzahl genannt von Iterationen.
Diejenigen Teile des Zyklus, deren Häufigkeit von einer Reihe von Bedingungen abhängt, werden als unbestimmt bezeichnet.
Die einfachste Art von Zyklus ist fest.
Es gibt zwei Arten zyklischer Algorithmen:
- Schleife mit Vorbedingung. In diesem Fall überprüft der Rumpf der Schleife seinen Zustand, bevor er ausgeführt wird.
- Eine Schleife mit einer Nachbedingung. Bei einer Schleife mit Nachbedingung wird die Bedingung nach dem Ende der Schleife überprüft.
Lineare Arten von Algorithmen
Befehle solcher Sch altungen werden einmal in der Reihenfolge ausgeführt, in der sie präsentiert werden. Beispielsweise kann der Vorgang des Bettenmachens oder Zähneputzens als linearer Algorithmus betrachtet werden. Dieser Typ enthält auch mathematische Beispiele, bei denen es nur Additions- und Subtraktionsoperationen gibt.
Verzweigungsalgorithmus
Es gibt mehrere Optionen in einem Verzweigungstyp, welche angewendet wird, hängt von der Bedingung ab.
Beispiel. Frage: "Regnet es?" Antwortmöglichkeiten: „Ja“oder „Nein“. Wenn ein"ja" - öffne den Regenschirm, wenn "nein" - stecke den Regenschirm in die Tasche.
Hilfsalgorithmus
Hilfsalgorithmus kann in anderen Algorithmen verwendet werden, indem nur sein Name angegeben wird.
Begriffe in Algorithmen gefunden
Die Bedingung steht zwischen den Wörtern "wenn" und "dann".
Zum Beispiel: Wenn Sie Englisch können, drücken Sie die Eins. In diesem Satz ist der Teil des Ausdrucks „you know English“die Bedingung.
Daten sind Informationen, die eine gewisse semantische Last tragen und so präsentiert werden, dass sie übermittelt und für diesen Algorithmus verwendet werden können.
Algorithmischer Prozess - Lösung eines Problems nach einem Algorithmus unter Verwendung bestimmter Daten.
Struktur des Algorithmus
Der Algorithmus kann eine andere Struktur haben. Um einen Algorithmus zu beschreiben, dessen Konzept auch von seiner Struktur abhängt, kann man verschiedene Wege gehen, zum Beispiel: verbal, grafisch, mit einer speziell entwickelten algorithmischen Sprache.
Welche Methode verwendet wird, hängt von mehreren Faktoren ab: der Komplexität der Aufgabe, wie detailliert der Prozess der Problemlösung sein muss usw.
Grafische Version des Algorithmus
Graphischer Algorithmus - ein Konzept, das die Zerlegung von Aktionen impliziert, die zur Lösung eines bestimmten Problems ausgeführt werden müssen, nach bestimmten geometrischen Formen.
Grafikdiagramme werden nicht zufällig angezeigt. Damit sie es könnenUm eine Person zu verstehen, werden am häufigsten Flussdiagramme und Nassi-Schneiderman-Struktogramme verwendet.
Außerdem werden Blockdiagramme gemäß GOST-19701-90 und GOST-19.003-80 gezeichnet. Im Algorithmus verwendete grafische Figuren sind unterteilt in:
- Einfach. Die Hauptbilder werden verwendet, um die Vorgänge anzuzeigen, die zum Verarbeiten von Daten beim Lösen eines Problems erforderlich sind.
- Hilfs. Hilfsbilder werden benötigt, um einzelne, nicht die wichtigsten Elemente der Problemlösung anzuzeigen.
In einem grafischen Algorithmus werden die zur Darstellung von Daten verwendeten geometrischen Formen als Blöcke bezeichnet.
Alle Blöcke gehen der Reihe nach "von oben nach unten" und "von links nach rechts" - das ist die richtige Fließrichtung. Bei richtiger Reihenfolge zeigen die Linien, die die Blöcke miteinander verbinden, nicht die Richtung an. In anderen Fällen wird die Richtung der Linien durch Pfeile angezeigt.
Ein korrektes Algorithmusschema sollte nicht mehr als einen Ausgang von Verarbeitungsblöcken und weniger als zwei Ausgänge von Blöcken haben, die für logische Operationen und Zustandsprüfungen verantwortlich sind.
Wie baut man einen Algorithmus richtig auf?
Die Struktur des Algorithmus muss, wie oben erwähnt, nach GOST aufgebaut sein, sonst ist er für andere nicht verständlich und nicht zugänglich.
Die allgemeine Aufzeichnungsmethodik umfasst die folgenden Punkte:
Der Name, unter dem deutlich wird, welches Problem mit diesem Schema gelöst werden kann.
Jeder Algorithmus muss einen klar gekennzeichneten Anfang und ein Ende haben.
AlgorithmenAlle Daten, sowohl Input als auch Output, müssen klar und deutlich beschrieben werden.
Beim Kompilieren eines Algorithmus sollte man die Aktionen notieren, die es ermöglichen, die Aktionen durchzuführen, die zur Lösung des Problems an den ausgewählten Daten erforderlich sind. Ungefähre Ansicht des Algorithmus:
- Chemaname.
- Daten.
- Start.
- Teams.
- Ende.
Der richtige Aufbau der Sch altung erleichtert die Berechnung der Algorithmen erheblich.
Geometrische Formen, die für verschiedene Aktionen im Algorithmus verantwortlich sind
Horizontales Oval - Anfang und Ende (Endzeichen).
Horizontales Rechteck - Berechnung oder andere Aktionen (Prozesszeichen).
Horizontales Parallelogramm - Eingang oder Ausgang (Datenzeichen).
Horizontaler Rhombus - Bedingungsprüfung (Entscheidungszeichen).
Längliches, waagrechtes Sechseck - Modifikation (Zeichen der Vorbereitung).
Algorithmusmodelle sind unten gezeigt.
Formelverbale Version der Algorithmuskonstruktion.
Formel-Verbal-Algorithmen werden in beliebiger Form in der Fachsprache des Bereichs geschrieben, zu dem die Aufgabe gehört. Die Beschreibung der Aktionen auf diese Weise erfolgt mit Worten und Formeln.
Das Konzept eines Algorithmus in der Informatik
Im Computerbereich basiert alles auf Algorithmen. Ohne klare Anweisungen, die in Form eines speziellen Codes eingegeben werden, funktioniert keine Technik oderProgramm. Im Informatikunterricht versuchen die Schüler, die Grundkonzepte von Algorithmen zu vermitteln, ihnen deren Anwendung beizubringen und sie selbst zu erstellen.
Das Erstellen und Verwenden von Algorithmen in der Informatik ist ein kreativerer Prozess als beispielsweise das Befolgen von Anweisungen zum Lösen eines mathematischen Problems.
Es gibt auch ein spezielles Programm "Algorithmus", das Leuten hilft, die auf dem Gebiet der Programmierung unwissend sind, ihre eigenen Programme zu erstellen. Eine solche Ressource kann zu einem unverzichtbaren Helfer für diejenigen werden, die ihre ersten Schritte in der Informatik unternehmen und ihre eigenen Spiele oder andere Programme erstellen möchten.
Andererseits ist jedes Programm ein Algorithmus. Aber wenn der Algorithmus nur die Aktionen trägt, die durch Einfügen seiner Daten durchgeführt werden müssen, dann trägt das Programm bereits die fertigen Daten. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Programm patentiert und Privateigentum sein kann, der Algorithmus jedoch nicht. Ein Algorithmus ist ein umfassenderes Konzept als ein Programm.
Schlussfolgerung
In diesem Artikel haben wir das Konzept eines Algorithmus und seiner Typen analysiert und gelernt, wie man grafische Schemata richtig schreibt.
