Մեր աշխարհում գործնականում ամեն ինչ ենթակա է որոշ օրենքների և կանոնների: Ժամանակակից գիտությունը կանգ չի առնում, որի շնորհիվ մարդկությունը գիտի բազմաթիվ բանաձևեր և ալգորիթմներ, որոնց հետևելով կարող ես հաշվարկել և վերստեղծել բնության կողմից ստեղծված բազմաթիվ գործողություններ և կառուցվածքներ և կյանքի կոչել մարդու հորինած գաղափարները։
Այս հոդվածում մենք կվերլուծենք ալգորիթմի հիմնական հասկացությունները:
Ալգորիթմների առաջացման պատմություն
Ալգորիթմ - հասկացություն, որն առաջացել է XII դարում։ «Ալգորիթմ» բառն ինքնին առաջացել է միջինարևելյան հայտնի մաթեմատիկոս Մուհամմադ ալ-Խվարիզմի անվան լատիներեն մեկնաբանությունից, ով գրել է «Հնդկական հաշվարկի մասին» գիրքը։ Այս գիրքը նկարագրում է, թե ինչպես ճիշտ գրել բնական թվերը՝ օգտագործելով արաբական թվեր, և նկարագրում է գործողությունների ալգորիթմը սյունակով նման թվերի վրա:
12-րդ դարում «Հնդկական հաշվի մասին» գիրքը թարգմանվեց լատիներեն, իսկ հետո հայտնվեց այս սահմանումը։
Ալգորիթմի փոխազդեցությունը մարդու և մեքենայի հետ
Ստեղծումալգորիթմը պահանջում է ստեղծագործական մոտեցում, ուստի միայն կենդանի էակը կարող է ստեղծել հաջորդական գործողությունների նոր ցուցակ: Բայց գոյություն ունեցող հրահանգների կատարման համար անհրաժեշտ չէ ֆանտազիա ունենալ, նույնիսկ անհոգի տեխնոլոգիան կարող է դա անել:
Տրված հրահանգներին ճշգրիտ հետևելու հիանալի օրինակ է դատարկ միկրոալիքային վառարանը, որը շարունակում է աշխատել՝ չնայած ներսում սննդի բացակայությանը:
Սուբյեկտը կամ առարկան, որը կարիք չունի հասկանալու ալգորիթմի էությունը, կոչվում է ֆորմալ կատարող: Մարդը կարող է դառնալ նաև ֆորմալ կատարող, բայց այն դեպքում, երբ այս կամ այն գործողությունը անշահավետ է, մտածող կատարողը կարող է ամեն ինչ անել իր ձևով։ Ուստի հիմնական կատարողները համակարգիչներն են, միկրոալիքային վառարանները, հեռախոսները և այլ սարքավորումներ: Համակարգչային գիտության մեջ ալգորիթմի հայեցակարգը մեծ նշանակություն ունի: Յուրաքանչյուր ալգորիթմ կազմվում է կոնկրետ առարկայի ակնկալիքով՝ հաշվի առնելով թույլատրելի գործողությունները։ Այն օբյեկտները, որոնց նկատմամբ սուբյեկտը կարող է կիրառել հրահանգներ, կազմում են կատարողի միջավայրը:
Մեր աշխարհում գործնականում ամեն ինչ ենթակա է որոշ օրենքների և կանոնների: Ժամանակակից գիտությունը կանգ չի առնում, որի շնորհիվ մարդկությունը գիտի բազմաթիվ բանաձևեր և ալգորիթմներ, որոնց հետևելով դուք կարող եք հաշվարկել և վերստեղծել բնության բազմաթիվ գործողություններ և ստեղծագործություններ և կյանքի կոչել մարդու հորինած գաղափարները: Այս հոդվածում մենք կվերլուծենք ալգորիթմի հիմնական հասկացությունները:
Ի՞նչ է ալգորիթմը:
Մեր կյանքի ընթացքում կատարվող գործողությունների մեծ մասը պահանջում է մի շարք կանոնների պահպանում: Որքանով է մարդը ճիշտ պատկերացնում դրա մասինինչ, ինչպես և ինչ հաջորդականությամբ նա պետք է անի, կախված է իրեն հանձնարարված առաջադրանքների որակից և արդյունքից։ Մանկուց ծնողները փորձում են իրենց երեխայի մեջ մշակել հիմնական գործողությունների ալգորիթմ, օրինակ՝ արթնանալ, անկողինը հավաքել, լվանալ և մաքրել ատամները, վարժություններ անել, նախաճաշել և այլն, ցուցակը, որը մարդը անում է։ Առավոտյան նրա ողջ կյանքը նույնպես կարելի է մի տեսակ ալգորիթմ համարել։
Ալգորիթմը հասկացություն է, որը վերաբերում է հրահանգների մի շարքին, որոնք մարդը պետք է հետևի որոշակի խնդիր լուծելու համար:
Ընդհանուր առմամբ, ալգորիթմն ունի բազմաթիվ սահմանումներ, մի քանի գիտնականներ այն տարբեր կերպ են բնութագրում:
Եթե մարդու կողմից ամեն օր օգտագործվող ալգորիթմը տարբեր է բոլորի համար և կարող է փոխվել՝ կախված տարիքից և իրավիճակներից, որոնցում հայտնվում է կատարողը, ապա գործողությունների մի շարք, որոնք պետք է կատարվեն մաթեմատիկական խնդիր լուծելու համար։ կամ տեխնոլոգիան օգտագործելը նույնն է բոլորի համար և միշտ մնում է նույնը:
Կա ալգորիթմի այլ հասկացություն, տարբերվում են նաև ալգորիթմների տեսակները, օրինակ՝ նպատակ հետապնդող մարդու և տեխնոլոգիայի համար։
Տեղեկատվական տեխնոլոգիաների մեր դարաշրջանում մարդիկ ամեն օր հետևում են մի շարք հրահանգների, որոնք իրենցից առաջ ստեղծվել են այլ մարդկանց կողմից, քանի որ տեխնոլոգիան օգտագործում է մի շարք գործողությունների ճշգրիտ կատարում: Ուստի դպրոցներում ուսուցիչների հիմնական խնդիրն է՝ սովորեցնել երեխաներին օգտագործել ալգորիթմներ, արագ ընկալել և փոխել առկա կանոնները՝ ներկա իրավիճակին համապատասխան: Ալգորիթմի կառուցվածքը դրանցից մեկն էհասկացությունները, որոնք ուսումնասիրվում են յուրաքանչյուր դպրոցում մաթեմատիկայի և ինֆորմատիկայի դասաժամին։
Ալգորիթմի հիմնական հատկությունները
1. Դիսկրետություն (առանձին գործողությունների հաջորդականություն) - ցանկացած ալգորիթմ պետք է ներկայացվի որպես պարզ գործողությունների շարք, որոնցից յուրաքանչյուրը պետք է սկսվի նախորդի ավարտից հետո:
2. Հստակություն. ալգորիթմի յուրաքանչյուր գործողություն պետք է լինի այնքան պարզ և պարզ, որ կատարողը չունենա հարցեր և չունենա գործողությունների ազատություն:
3. Արդյունավետություն - ալգորիթմի նկարագրությունը պետք է լինի պարզ և ամբողջական, որպեսզի բոլոր հրահանգների կատարումից հետո առաջադրանքը հասնի իր տրամաբանական ավարտին:
4. Զանգվածային նիշ - ալգորիթմը պետք է կիրառելի խնդիրների մի ամբողջ դասի համար, որը հնարավոր է լուծել միայն ալգորիթմի թվերը փոխելով: Չնայած կա կարծիք, որ վերջին կետը վերաբերում է ոչ թե ալգորիթմներին, այլ ընդհանրապես բոլոր մաթեմատիկական մեթոդներին։
Հաճախ դպրոցներում երեխաներին ալգորիթմների ավելի լավ պատկերացում տալու համար ուսուցիչներն օգտագործում են խոհարարական գրքից պատրաստելու, դեղատոմսով դեղ պատրաստելու կամ վարպետության դասի հիման վրա օճառ պատրաստելու օրինակը: Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով ալգորիթմի երկրորդ հատկությունը, որն ասում է, որ ալգորիթմի յուրաքանչյուր տարր պետք է լինի այնքան պարզ, որ այն կարող է իրականացվել բացարձակապես ցանկացած անձի և նույնիսկ մեքենայի կողմից, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ ցանկացած գործընթաց, որը պահանջում է առնվազն որոշակի տեսակ. երևակայության, ալգորիթմը հնարավոր չէ անվանել: Իսկ խոհարարությունն ու ասեղնագործությունը պահանջում են որոշակի հմտություններ և լավ զարգացած երևակայություն։
Կան տարբեր տեսակի ալգորիթմներ,բայց կան երեք հիմնական։
Ցիկլային ալգորիթմ
Այս տեսակի մեջ որոշ տարրեր կրկնվում են մի քանի անգամ: Գործողությունների ցանկը, որոնք պետք է կրկնվեն նպատակին հասնելու համար, կոչվում է ալգորիթմի մարմին:
Օղակի կրկնությունը օղակի մարմնում ներառված բոլոր տարրերի կատարումն է:Օղակի այն մասերը, որոնք անընդհատ կատարվում են որոշակի քանակությամբ անգամներ, կոչվում են ֆիքսված թվով օղակ: կրկնությունների։
Ցիկլի այն մասերը, որոնց հաճախականությունը կախված է մի շարք պայմաններից, կոչվում են անորոշ:
Ցիկլի ամենապարզ տեսակը ֆիքսված է:
Կա երկու տեսակի ցիկլային ալգորիթմներ.
- Օղակ նախապայմանով։ Այս դեպքում օղակի մարմինը ստուգում է իր վիճակը նախքան այն գործարկվելը:
- Օղակ հետպայմանով: Հետպայման ունեցող օղակում պայմանը ստուգվում է օղակի ավարտից հետո:
Ալգորիթմների գծային տեսակներ
Նման սխեմաների հրահանգները կատարվում են մեկ անգամ՝ ըստ ներկայացվածի: Օրինակ՝ մահճակալ պատրաստելու կամ ատամները մաքրելու գործընթացը կարելի է համարել գծային ալգորիթմ։ Այս տեսակը ներառում է նաև մաթեմատիկական օրինակներ, որտեղ կան միայն գումարման և հանման գործողություններ։
ճյուղավորման ալգորիթմ
Կան մի քանի տարբերակներ ճյուղավորվող տեսակի մեջ, որոնք կկիրառվեն կախված պայմանից:
Օրինակ. Հարց. «Անձրև է գալիս»: Պատասխանների տարբերակներ՝ «Այո» կամ «Ոչ»: Եթե«այո» - բացեք հովանոցը, եթե «ոչ» - հովանոցը դրեք պայուսակի մեջ։
Օժանդակ ալգորիթմ
Օժանդակ ալգորիթմը կարող է օգտագործվել այլ ալգորիթմներում՝ նշելով միայն նրա անունը:
Ալգորիթմներում գտնված տերմիններ
Պայմանը գտնվում է «եթե» և «ապա» բառերի միջև։
Օրինակ. եթե անգլերեն գիտեք, ապա սեղմեք մեկը: Այս նախադասության մեջ «դուք անգլերեն գիտեք» արտահայտության մասը կլինի պայմանը։
Տվյալները տեղեկատվություն են, որոնք կրում են որոշակի իմաստային բեռ և ներկայացվում են այնպես, որ դրանք կարող են փոխանցվել և օգտագործվել այս ալգորիթմի համար:
Ալգորիթմական գործընթաց - խնդրի լուծում ըստ ալգորիթմի՝ օգտագործելով որոշակի տվյալներ։
Ալգորիթմի կառուցվածք
Ալգորիթմը կարող է ունենալ այլ կառուցվածք: Ալգորիթմը նկարագրելու համար, որի հայեցակարգը նույնպես կախված է դրա կառուցվածքից, կարող եք օգտագործել մի շարք տարբեր եղանակներ, օրինակ՝ բանավոր, գրաֆիկական, օգտագործելով հատուկ մշակված ալգորիթմական լեզու:
Ո՞ր մեթոդը կկիրառվի կախված է մի քանի գործոններից՝ առաջադրանքի բարդությունից, խնդրի լուծման գործընթացի մանրամասնությունը և այլն:
Ալգորիթմի գրաֆիկական տարբերակ
Գրաֆիկական ալգորիթմ - հասկացություն, որը ենթադրում է գործողությունների տարրալուծում, որոնք պետք է կատարվեն կոնկրետ խնդիր լուծելու համար՝ ըստ որոշակի երկրաչափական ձևերի։
Գրաֆիկական դիագրամները պատահական չեն ցուցադրվում: Որպեսզի նրանք կարողանանՑանկացած անձի հասկանալու համար ամենից հաճախ օգտագործվում են սխեմաները և Նասի-Շնայդերմանի կառուցվածքային գրաֆիկները:
Նաև բլոկային դիագրամները գծված են ԳՕՍՏ-19701-90 և ԳՕՍՏ-19.003-80 համաձայն:Ալգորիթմում օգտագործվող գրաֆիկական թվերը բաժանվում են՝
- Հիմնական. Հիմնական պատկերներն օգտագործվում են խնդիր լուծելիս տվյալների մշակման համար անհրաժեշտ գործողությունները ցույց տալու համար:
- Օժանդակ. Օժանդակ պատկերները անհրաժեշտ են խնդրի լուծման անհատական, այլ ոչ թե ամենակարևոր տարրերը նշելու համար։
Գրաֆիկական ալգորիթմում տվյալների ներկայացման համար օգտագործվող երկրաչափական պատկերները կոչվում են բլոկներ:
Բոլոր բլոկները անցնում են «վերևից ներքև» և «ձախից աջ» հաջորդականությամբ. սա հոսքի ճիշտ ուղղությունն է: Ճիշտ հաջորդականությամբ բլոկները միմյանց հետ կապող գծերը ցույց չեն տալիս ուղղությունը։ Այլ դեպքերում գծերի ուղղությունը նշվում է սլաքներով։
Ճիշտ ալգորիթմի սխեման չպետք է ունենա մեկից ավելի ելք մշակման բլոկներից և երկուից պակաս ելք բլոկներից, որոնք պատասխանատու են տրամաբանական գործողությունների և վիճակի ստուգման համար:
Ինչպե՞ս ճիշտ կառուցել ալգորիթմ:
Ալգորիթմի կառուցվածքը, ինչպես նշվեց վերևում, պետք է կառուցվի ԳՕՍՏ-ի համաձայն, այլապես այն հասկանալի և հասանելի չի լինի ուրիշների համար:
Ձայնագրման ընդհանուր մեթոդաբանությունը ներառում է հետևյալ կետերը՝
Անվանումը, որով պարզ կլինի, թե ինչ խնդիր կարելի է լուծել այս սխեմայի միջոցով:
Յուրաքանչյուր ալգորիթմ պետք է ունենա հստակ նշված սկիզբ և ավարտ:
Ալգորիթմներբոլոր տվյալները՝ և՛ մուտքային, և՛ ելքային, պետք է հստակ և հստակ նկարագրված լինեն:
Ալգորիթմ կազմելիս պետք է նշել այն գործողությունները, որոնք թույլ կտան կատարել ընտրված տվյալների վրա խնդիրը լուծելու համար անհրաժեշտ գործողությունները։ Ալգորիթմի մոտավոր տեսք՝
- Chema անուն.
- Տվյալներ.
- Սկսել.
- Թիմեր.
- Վերջ.
Շղթայի ճիշտ կառուցումը մեծապես կհեշտացնի ալգորիթմների հաշվարկը:
Երկրաչափական պատկերներ, որոնք պատասխանատու են ալգորիթմի տարբեր գործողությունների համար
Հորիզոնական օվալ - սկիզբ և վերջ (վերջի նշան):
Հորիզոնական ուղղանկյուն - հաշվարկ կամ այլ գործողություններ (գործընթացի նշան).
Հորիզոնական զուգահեռագիծ - մուտք կամ ելք (տվյալների նշան):
Հորիզոնական ռոմբ - վիճակի ստուգում (որոշման նշան).
Երկարացված, հորիզոնական վեցանկյուն - մոդիֆիկացիա (պատրաստման նշան).
Ալգորիթմի մոդելները ներկայացված են ստորև:
Ալգորիթմի կառուցման բանաձև-բանավոր տարբերակ։
Բանաձև-բանավոր ալգորիթմները գրված են կամայական ձևով, այն տարածքի մասնագիտական լեզվով, որին պատկանում է առաջադրանքը: Այս կերպ գործողությունների նկարագրությունը կատարվում է բառերի և բանաձևերի միջոցով:
Ալգորիթմի հայեցակարգը համակարգչային գիտության մեջ
Համակարգչային ոլորտում ամեն ինչ հիմնված է ալգորիթմների վրա։ Առանց հատուկ ծածկագրի տեսքով մուտքագրված հստակ հրահանգների, ոչ մի տեխնիկա չի աշխատի կամծրագիր։ Համակարգչային գիտության դասերին ուսանողները փորձում են տալ ալգորիթմների հիմնական հասկացությունները, սովորեցնել, թե ինչպես օգտագործել դրանք և ինքնուրույն ստեղծել դրանք:
Համակարգչային գիտության մեջ ալգորիթմների ստեղծումն ու օգտագործումը ավելի ստեղծագործ գործընթաց է, քան, օրինակ, մաթեմատիկայի խնդրի լուծման հրահանգներին հետևելը:
Գոյություն ունի նաև «Ալգորիթմ» հատուկ ծրագիր, որն օգնում է ծրագրավորման ոլորտում անտեղյակ մարդկանց ստեղծել սեփական ծրագրերը։ Նման ռեսուրսը կարող է դառնալ անփոխարինելի օգնական նրանց համար, ովքեր իրենց առաջին քայլերն են անում համակարգչային գիտության մեջ և ցանկանում են ստեղծել իրենց սեփական խաղերը կամ այլ ծրագրեր։
Մյուս կողմից, ցանկացած ծրագիր ալգորիթմ է: Բայց եթե ալգորիթմը կրում է միայն այն գործողությունները, որոնք պետք է կատարվեն՝ տեղադրելով իր տվյալները, ապա ծրագիրն արդեն կրում է պատրաստի տվյալները։ Մեկ այլ տարբերություն այն է, որ ծրագիրը կարող է արտոնագրված լինել և մասնավոր սեփականություն լինել, բայց ալգորիթմը՝ ոչ: Ալգորիթմն ավելի լայն հասկացություն է, քան ծրագիրը:
Եզրակացություն
Այս հոդվածում մենք վերլուծեցինք ալգորիթմի հայեցակարգը և դրա տեսակները, սովորեցինք, թե ինչպես ճիշտ գրել գրաֆիկական սխեմաներ:
