Лекция Основы алгоритмизации. Алгоритмы и величины. Этапы решения задачи на ЭВМ

1. 
   Понятия алгоритма. Свойтсво алгоритмов. Этапы решения задачи на ЭВМ.
   
2. 
   Данные и величины
   

1. 
   Постановка задачи.
   
2. 
   Формализация задачи.
   
3. 
   Построение алгоритма.
   
4. 
   Составление программы на языке программирования.
   
5. 
   Отладка и тестирование программы.
   
6. 
   Проведение расчетов и анализ полученных результатов.
   

Второй этап — формализация задачи. Здесь чаще всего задача переводится на язык математических формул, уравнений, отношений. Если решение требует математического описания какого-то реального объекта, явления или процесса, то формализация равносильна получению соответствующей математической модели.

Третий этап — построение алгоритма. Опытные программисты часто сразу пишут программы на языках, не прибегая к каким-либо специальным способам описания алгоритмов (блок-схемам, псевдокодам). Однако в учебных целях полезно использовать эти средства, а затем переводить полученный алгоритм на язык программирования.

Первые три этапа предусматривают работу без компьютера. Дальше следует собственно программирование на определенном языке, в определенной системе программирования. Последний (шестой) этап — это использование уже разработанной программы в практических целях.

Таким образом, программист должен обладать следующими знаниями и навыками:

• 
  уметь строить алгоритмы;
  
• 
  знать языки программирования;
  
• 
  уметь работать в соответствующей системе программирования.
  

Одним из фундаментальных понятий в информатике является понятие алгоритма. Происхождение самого термина «алгоритм» связано с математикой. Это слово происходит от Algorithm! — латинского написания имени Мухаммеда аль-Хорезми (787—850 гг), выдающегося математика средневекового Востока. В XII в. был выполнен латинский перевод его математического трактата, из которого европейцы узнали о десятичной позиционной системе счисления и правилах арифметики многозначных чисел.

Именно эти правила в то время называли алгоритмами. Сложение, вычитание, умножение столбиком, деление уголком многозначных чисел — вот первые алгоритмы в математике. Правила алгебраических преобразований, способы вычислений корней уравнений также можно отнести к математическим алгоритмам.

• 
  наше время понятие алгоритма трактуется шире. Алгоритм — это последовательность команд управления каким-либо исполнителем. В школьном курсе информатики с понятием алгоритма, с методами построения алгоритмов ученики знакомятся на примерах учебных исполнителей: Робота, Черепахи, Чертежника и т.д.
  

Следовательно, в качестве исполнителя выступает компьютер. Компьютер работает с величинами — различными информационными объектами: числами, символами, кодами и т. п. Поэтому алгоритмы, предназначенные для управления компьютером, принято называть алгоритмами работы с величинами.

Рисунок 1.1- Схема алгоритма перехода улицы

Если предписание должно быть выполнено машиной, то необходимо точное, «формальное» описание для соответствующего алгоритма.

Для алгоритмов важно различать следующие аспекты:

1. 
   Постановку задачи, которая должна быть решена с помощью алгоритма.
   
2. 
   Специфичный способ, каким решается задача, при этом для алгоритма различают:
   

- описание выбора отдельных подлежащих выполнению шагов.

Чтобы алгоритм можно было описать в форме, выполнимой на одной из машин, применяют формальные языки.

Описание алгоритма на формально описанном языке называется программой, а формальный язык - языком программирования.

Формальные языки описываются с помощью специальных нотаций, которые задают правила построения слов. Одна из распространенных нотаций БНФ- нотация (форма Бэкуса- Наура), которая позволяет писать выражения, определяющие множество последовательностей символов, т.е. формальных языков.