Урок по теме "разветвляющиеся алгоритмы". 9-й класс

Программный способ записи алгоритмов

Способ записи алгоритмов с помощью блок-схем нагляден и точен для понимания сути алгоритма, тем не менее, алгоритм предназначен для исполнения на компьютере, а язык блок-схем компьютер не воспринимает. Поэтому алгоритм должен быть записан на языке, понятном компьютеру с абсолютно точной и однозначной записью команд.

Таким образом, алгоритм должен быть записан на каком-то промежуточном языке, с точными и однозначными правилами и отличном от естественного языка и языка блок-схем, но понятном компьютеру. Такой язык принято называть языком программирования.

Программный способ записи алгоритма – это запись алгоритма на языке программирования, позволяющем на основе строго определенных правил формировать последовательность предписаний, однозначно отражающих смысл и содержание алгоритма, с целью его последующего исполнения на компьютере.

Запись алгоритма на языке программирования называется компьютерной программой.

Алгоритмы с разветвлением

Как отмечено ранее, ситуации, когда применение линейных алгоритмов целесообразно, встречаются достаточно редко. Они применяются, как правило, для элементарных вычислений, гораздо чаще возникают задачи, когда необходимо принятие решения в зависимости от сложившихся обстоятельств (условий). Для решения таких задач и используются алгоритмы с ветвлением.

Разветвляющиеся алгоритмы представляют собой алгоритм, последовательность выполнения команд которого находится в зависимости от соответствия заявленному условию. Команда «ветвления» относится к структурным командам. Выполнение такой команды всегда происходит в несколько шагов: проверка заданного условия и дальнейшее исполнение команд по одной из ветвей: «да» или «нет».

Простым примером разветвляющегося алгоритма может выступить алгоритм выбора одежды перед выходом на улицу:

Есть ли на улице дождь?
Если дождь идет, то необходимо надеть плащ.
Если дождя нет, холодно на улице?
Если холодно, надеть джемпер;
Если не холодно, надеть футболку.

Замечание 2

В структуре такого алгоритма может быть любое количество условий. Таким образом, сначала проверяется выполнение логического выражения (Есть ли на улице дождь?), затем выполняется одно из условий в соответствии с выбором ответа.

Пример записи разветвляющегося алгоритма представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Алгоритм с разветвлением

Для составления разветвляющегося алгоритма необходимо:

Установить какие могут быть варианты операций и их количество;
Количество условных операторов (которые и отражают заданное условие) должно быть на одну единицу меньше, чем количество существующих вариантов;
Понять, при соответствии каким из условий будет реализован каждый их установленных вариантов;
Если в алгоритме существует больше двух условий, то необходимо задать и последовательность проверки данных условий;
Записать алгоритм, который отражает ввод данных, вычисление, вывод окончательного результата;
Протестировать полученный алгоритм на предмет его корректного функционирования.

Стоит отметить, разветвляющиеся алгоритмы могут быть как полными, так и неполными. Пример таких алгоритмов представлен на рисунках 3-4.

Рисунок 3. Алгоритм с полным разветвлением. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 4. Алгоритм с неполным разветвлением. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Разветвляющие алгоритмы встречаются чаще линейных, но не являются самыми популярными и используемыми в сфере программирования.

Основы алгоритма и его структура

Все что делает человек — результат применения знаний в конкретной ситуации с конкретной целью. Знания, последовательность действий и цель — главные составляющие любого алгоритма. Результат — может быть или не быть.

Если алгоритм повторяется в процессе достижения цели — это спираль. Алгоритм линейный или циклический — нонсенс, придуманный теоретиками в математике.

Алгоритм — это динамика на входе, в «теле» и в результате. То, что исходная информация всегда меняется — очевидно: ничто не стоит на месте. Исполнение алгоритма влияет на его «тело», на составляющую его последовательность действий. Результат — это фикция, но в любом случае: каждое исполнение алгоритма — это повод повторить все сначала.

Прочитал, случайно узнал или сам придумал — не важно. Важно, что всякое действие является частью функции более высокого порядка

Действие следует за действием. Всегда можно прекратить исполнение.

Алгоритм является разветвленным по входу и по содержанию: он исполняется каждый раз в иной ситуации и может измениться сам. Даже если алгоритм исполняется в полном вакууме, то есть созданы абсолютные условия для идеальных (постоянных) исходных данных, никто не может изменить течение времени, никто не может предусмотреть случайности.

Идеальных ситуаций не существует, а создавать бесполезные алгоритмы не принято. Алгоритм — это стремление к цели путем исполнения последовательности действий. Так было, так есть и так будет.

Программирование — зеркало интеллекта

Множество идей и несовместимость синтаксиса одного и того же языка по различным версиям — результат творческих исканий. Программирование — уникальная сфера человеческой деятельности, которая позволяет квалифицированном программисту выйти за пределы синтаксиса любого современного языка.

Раньше такого не было, но сегодня программирование разветвляющихся алгоритмов — вопрос знаний и умений. Качественная квалификация и желание писать совершенный код дают возможность создавать уникальные рекурсивные алгоритмы, динамично развивающиеся вне воли автора.

Алгоритмы, которые до сего момента жили внутри сознания человека теперь можно реализовать в реальности и предоставить им функционировать в искусственной среде ровно таким же образом, как они функционируют в среде естественной.

Словесный способ записи алгоритмов

Словесный способ – способ записи алгоритма на естественном языке. Данный способ очень удобен, если нужно приближенно описать суть алгоритма. Однако при словесном описании не всегда удается ясно и точно выразить логику действий.

В качестве примера словесного способа записи алгоритма рассмотрим алгоритм нахождения площади прямоугольника

S=a*b,

где S – площадь прямоугольника; а, b – длины его сторон.

Очевидно, что a, b должны быть заданы заранее, иначе задачу решить невозможно.

Словестный способ записи алгоритма выглядит так:

Начало алгоритма.
Задать численное значение стороны a.
Задать численное значение стороны b.
Вычислить площадь S прямоугольника по формуле S=a*b.
Вывести результат вычислений.
Конец алгоритма.

Основы алгоритма и его структура

Действие следует за действием. Всегда можно прекратить исполнение.

Алгоритмы, программы, скрипты

Что такое алгоритм и программа в первозданном значении вроде, как ясно. Что такое скрипт, не ясно вовсе. Вероятно, это связано с тегом script в HTML-коде, может слово скрипт обязано языку JavaScript. В реальности все это одно и тоже.

Как не назови программиста, как не именуй программу, а результат один — последовательность действий. Есть исходные данные, есть цель получить результат. Для достижения ее нужно что-то сделать = алгоритм = программа = скрипт.

Команда ветвления — самая древняя в синтаксисе языка программирования и самая странная. Синтаксис языка программирования порой поражает воображение своей оригинальностью.

if (выражение) {набор инструкций, если выражение истинно} {набор инструкций, если выражение ложно}

Для записи выражения используется либо «==», либо «===». Использование «=» будет ошибкой (это оператор присваивания).

Странность состоит в том, что всегда выражение записано в скобках. Следовательно, использование в этих скобках «=» позволяет достоверно определить: здесь «=» — это не присваивание, а условный оператор равенства такой же как оператор меньше или больше.

If — не единственный в своем роде оригинал. Есть еще циклы в широком ассортименте и массивы в реляционном многообразии. Философия синтаксиса языка программирования, рожденная в 80-х годах прошлого века, в своем первозданном виде обросла множеством идей и уверенно смотрит в будущее.

Бизнес и финансы

БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги — контрольЦенные бумаги — оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Авторитетный алгоритм

Обычно слово программист ассимилировалось со словом разработчик, хотя многие «авторитетные» IT-компании по сей день декларируют различия не только между программистами и разработчиками, но и вводят по каждой позиции уровни компетенции (начальный, средний, продвинутый).

Особенно интересны экзотические переменные в «авторитетных» алгоритмах:

coder;
frontend;
backend;
full-stack.

«Разветвляющийся» алгоритм такого рода действий «авторитетных» IT-компаний имеет под собой серьезные цели. Программа, написанная кодером (coder) — это 1 рубль. А продукт работы специалиста с полным стеком знаний (full-stack) — это 1000 рублей.

В общем-то разветвленный алгоритм, как был алгоритмом, так и остался: есть цель и нужна последовательность действий для ее достижения.

Авторитетный алгоритм

Особенно интересны экзотические переменные в «авторитетных» алгоритмах:

coder;
frontend;
backend;
full-stack.

Авторитетный алгоритм

Особенно интересны экзотические переменные в «авторитетных» алгоритмах:

coder;
frontend;
backend;
full-stack.

Математики и программисты

Математики решили, что алгоритмы — это их стихия и предложили множество умных формулировок:

это строгая последовательность арифметических и логических действий;
однозначная ассоциация результата исходным данным;
это совокупность результативности, определенности, возможности массового применения;
символьная или формульная запись;
это аналитическое или графическое представление и пр.

Все это частности. Когда появились первые программисты, процесс применения слова алгоритм усложнился. Программисты решили отобрать пальму властвования над алгоритмом у математиков.

Появились громоздкие представления программ в виде графических начертаний. Все это усложняло процесс применения вычислительной техники, которая в те времена была и без того громоздкой и медлительной: зато грела окружающее пространство лучше любой электростанции.

В конечном итоге большие и малые вычислительные машины ушли в историю, математики остались со своими идеями, а программисты занялись прямым своим делом — формированием области информационных технологий и созданием концепции компьютерного дела в целом.

Алгоритм в программировании

Основные синтаксические конструкции в программировании — это середина 80-х годов прошлого века. До этого момента шли искания, после этого пошла оптимизация. В конечном итоге уже к концу 90-х годов сформировалась когорта востребованных языков программирования, а остальная масса языков приняла статус теоретически и практически бесполезных.

Характерная черта программирования прошлого века — катастрофическая медлительность.

Характерная черта программирования этого века в том, что пропали различия между словами:

алгоритм;
программа;
код;
скрипт;
сырки.

В программировании накопилось много фольклора, но «сырки» являются самым показательным фактором общего прогресса в информационных технологиях.

У программистов уже давно нет времени рисовать картинки, даже техническое задание на разработку написать они не успевают.

Source code («сырки») — это набор кодов (программ, модулей, библиотек, скриптов), который можно оптом применить при первой возможности. Не думая и не изменяя, просто применить.

О каком алгоритме можно говорить, когда в деле участвуют «сырки»? Алгоритм включает в себя действия, а не то, что кто-то когда-то написал! Все действия алгоритма взаимосвязаны, основаны на последовательном стремлении к конкретной цели. Чужому действию в алгоритме нет места.

Основы алгоритма и его структура

Действие следует за действием. Всегда можно прекратить исполнение.

Графический способ описания алгоритмов

Для более наглядного представления алгоритма используется графический способ. Существует несколько способов графического описания алгоритмов. Наиболее широко используемым на практике графическим описанием алгоритмов является использование блок-схем. Несомненное достоинство блок схем – наглядность и простота записи алгоритма.

Каждому действию алгоритма соответствует геометрическая фигура (блочный символ). Перечень наиболее часто употребляемых символов приведен в таблице:

Название символа	Обозначениеи пример заполнения	Пояснения
Пуск-останов		Начало, завершение алгоритма или подпрограммы
Ввод-вывод данных		Ввод исходных данных или вывод результатов
Процесс		Внутри прямоугольника записывается действие, например, расчетная формула
Решение		Проверка условия, в зависимости от которого меняется направление выполнения алгоритма
Модификация		Организация цикла
Предопределенный процесс		Использование ранее созданных подпрограмм
Комментарий		Пояснения

Пояснения:

блок Процесс обозначает вычислительный процесс и применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значения переменных или данных

блок Решение обозначает проверку условия

Если условие выполняется, то есть a>b, то следующим выполняется действие по стрелке «Да». Если условие не выполняется, то осуществляется переход по стрелке «Нет».

блок Модификация используется для организации циклических (повторяющихся) действий.

блок Предопределенный процесс используется для указания обращений к ранее созданным алгоритмам и программам, в том числе и библиотечным подпрограммам.

блок Ввод-Вывод. При решении задачи на компьютере ввод исходных данных может осуществляться различными способами, например, с клавиатуры, с жесткого диска, с флэш-карты т. д. Задание численных значений исходных данных называется вводом, а отображение результатов расчета на экране монитора или с помощью принтера на бумаге – выводом. Если ввод-вывод не привязан к конкретному устройству, то обозначается параллелограммом. Если необходимо указать конкретное устройство ввода или вывода, то используются специальные геометрические фигуры.


устройство ввода или вывода	дисплей	магнитный диск

В качестве примера графического способа описания алгоритмов с помощью блок-схем запишем алгоритм нахождения площади прямоугольника:

Внутри каждого блока записывается соответствующее действие. Последовательность выполнения задается соединительной линией со стрелочкой.

Последовательность выполнения сверху вниз и слева направо принята за основную.

Если в алгоритме не нарушается основная последовательность, то стрелочки можно не указывать. В остальных случаях последовательность выполнения блоков обозначается стрелочкой обязательно. В нашем примере основная последовательность выполнения – сверху вниз.

Математики и программисты

Математики решили, что алгоритмы — это их стихия и предложили множество умных формулировок:

это строгая последовательность арифметических и логических действий;
однозначная ассоциация результата исходным данным;
это совокупность результативности, определенности, возможности массового применения;
символьная или формульная запись;
это аналитическое или графическое представление и пр.

Бизнес и финансы

Программирование — зеркало интеллекта

Алгоритмы, программы, скрипты

if (выражение) {набор инструкций, если выражение истинно} {набор инструкций, если выражение ложно}

Алгоритмы, программы, скрипты

if (выражение) {набор инструкций, если выражение истинно} {набор инструкций, если выражение ложно}

Математики и программисты

Математики решили, что алгоритмы — это их стихия и предложили множество умных формулировок:

это строгая последовательность арифметических и логических действий;
однозначная ассоциация результата исходным данным;
это совокупность результативности, определенности, возможности массового применения;
символьная или формульная запись;
это аналитическое или графическое представление и пр.

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

Простые алгоритмы

После «битвы» математиков и программистов за принадлежность алгоритмов к конкретной теоретической и практической сфере человеческой деятельности, все закончилось мирно, все вернулись к своей работе.

Разветвляющийся алгоритм остался в своем классическом амплуа — это последовательность действий, изначально многогранная по входу и по содержанию. Нет такого алгоритма, который можно точно обозначить линейным и никогда не будет такого алгоритма, который можно определить, как циклический.

Команда ветвления, столь популярная в языках программирования, содержит условие и каждый раз оно проверяется. В алгоритме нет условий ни в синтаксисе if, ни в синтаксисе switch. Алгоритм — это последовательность действий, а не проверок для выбора, куда идти дальше.