Begrebet algoritme og egenskaber ved algoritmen. Typer af algoritmer

Algoritme-koncept og algoritmeegenskaberrepræsenterer nogle af de vigtigste begreber inden for datalogi. Mange mennesker i dag, i computerteknologiens tidsalder, tænker over, hvad det er, og begynder gradvist af en eller anden grund at fordybe sig mere i det grundlæggende inden for datalogi, mens den moderne generation gennemgår dette materiale allerede i sjette klasse.

Hvad er det?

Hvad er begrebet en algoritme og egenskaberne for en algoritme?

En algoritme er en bestemt rækkefølge af handlinger, det vil sige i princippet skal vi håndtere dem hver dag, selvom vi måske ikke engang er opmærksomme på dette.

Menneskelig og algoritme

For eksempel hvis vi spørger et af vores medlemmerfamilier til at købe noget i butikken, vi indstiller algoritmen for handlinger, det vil sige, vi fortæller detaljeret, hvilke specifikke produkter der skal købes, i hvilken mængde og også hvilke krav der stilles til hver af dem. I dette tilfælde indstilles som nævnt ovenfor en klar handlingsalgoritme, for eksempel:

1. Gå til en bestemt butik.
2. Find ud af, om der sælges hvidt brød der.
3. Find ud af om det er nyt.
4. Hvis svarene på spørgsmål 2 og 3 er “ja”, købes der to brød.

Det kan selvfølgelig synes, at proceduren erganske almindelig, og en sådan beskrivelse af det er ret omfangsrig. Men faktisk, hvis vi taler om, hvad der er begrebet en algoritme og egenskaberne for en algoritme i moderne datalogi, så kan instruktionerne der være meget mere omfangsrige, da ovenstående algoritme er en af ​​de enkleste.

Algoritmer i naturen

Hver person løser konstant det størsteet antal forskellige opgaver af forskellig kompleksitet, mens nogle af dem er så enkle, at de løses helt automatisk uden engang at blive opfattet som en specifik opgave. For eksempel: luk døren med nøglen, vask, spis morgenmad, fodre familien osv.

Men der er andre opgaver, der erså kompleks, at løsning af dem kræver lange refleksioner samt en betydelig indsats for i første omgang at finde en løsning og først derefter nå det fastsatte mål. Disse opgaver inkluderer: lære et fremmedsprog, tjene et bestemt beløb og andre. Med andre ord kræver disse opgaver mange mere komplekse trin, end der kræves for at gennemføre "køb brød" -opgaven, men faktisk kan selv de enkleste opgaver løses i nogle få trin.

Koncept, typer og egenskaber

I form af en bestemt rækkefølge af handlingerdet er muligt at beskrive proceduren til løsning af et stort antal problemer, som en person støder på i hverdagen, og det er denne sekvens, der i datalogi er repræsenteret som begrebet algoritme og egenskaber for en algoritme.

En af de mest berømte af alle er den såkaldte Euclids algoritme, der bestemmer den største skillevæg med to heltal.

Det skal bemærkes, ati betragtning af konceptet med en algoritme og dens egenskaber, skal du forstå ikke kun selve handlingerne, men også rækkefølgen, i hvilken de udføres. Faktisk opstår der ofte situationer, når rækkefølgen af ​​handlinger i algoritmen ændres, i sidste ende kan vise sig at være ikke-eksekverbar under visse omstændigheder. For eksempel, hvis du går til en butik, vil starten på algoritmen være sådan noget:

1. Gå til en butik.
2. Vælg brød.

eller:

1. Vælg brød.
2. Gå til en butik.

Hvis vi overvejer den sidste algoritme, så i sådanI tilfælde af, at brød oprindeligt vælges, og først derefter går vi til butikken med en mere præcist defineret opgave, og hvis det brød, vi har brug for, faktisk ikke er der, så viser algoritmen, vi har bygget, i sidste ende at være uudførelig.

typer

Typerne af algoritmer kan være som følger:

• Cyklisk. En algoritme, hvor der er en cyklisk struktur, dvs. gentagelse af forskellige handlinger.
• Lineær. En algoritme, der bruger en sekvensstruktur, det vil sige, handlinger er placeret efter hinanden.
• Gafler. En algoritme, der bruger en forgreningsstruktur, hvor en handling vælges ud fra, om en bestemt betingelse er opfyldt.

egenskaber

Deres egenskaber er som følger:

• Determinisme. Når de samme initialdata gives flere gange, begynder algoritmen at udføre på samme måde og tilvejebringe det samme signal.
• Massekarakter. Algoritmen løser ikke kun et problem, men et sæt problemer af en bestemt type.
• Effektivitet. Brug af algoritmen fører under alle omstændigheder til løsning af problemet.
• Diskrethed. Algoritmen inkluderer en sekvens af handlinger, hvis implementering ikke udgør nogen kompleksitet.
• Lemmer. Sekvensen af ​​handlinger i algoritmen kan ikke være ubegrænset eller uendelig.
• Korrekthed. Hvis der dannes en algoritme til at udføre en bestemt opgave, skal den altid give et passende resultat.

Algoritme inden for datalogi

Når en person gradvist dykker ned i datalogi ogvil tænke over, hvad begrebet en algoritme og dens egenskaber er, så ved han, at en algoritme, der har en fejl, i en eller anden forstand vil være bedre end den, der fungerer, men gør det forkert. Når alt kommer til alt, hvis der er en fejl, informerer computeren os om den, og vi kan senere finde den og rette den, og hvis fejlen, der får algoritmen til at fungere forkert, kun vises i sjældne tilfælde, kan den i dette tilfælde vises i det mest afgørende øjeblik.

Hvor let er det at komponere?

For mange mennesker synes informationsbehandlingen ret simpel opgave, men faktisk er det ikke, for først skal du i det mindste forstå, hvad begrebet en algoritme er, og egenskaberne ved en algoritme og dens eksekutører er. Dette vedrører især kompilering af en algoritme, der kræves for korrekt behandling af information.

Det enkleste eksempel erbrugervejledning til et bestemt emne. Hvis det er kompileret uprofessionelt, kan brugeren i dette tilfælde simpelthen bryde objektet, da det vil være forkert at betjene det eller ikke lære at arbejde med det, for ikke at nævne det faktum, at der kan være visse fysiske skader, hvis vi taler om alvorlige husholdninger teknik.

Mange vil sige, at der virkelig ikke er nogetvanskeligt at kompilere instruktioner til den færdige enhed, men i virkeligheden er det ikke sådan, fordi det i virkeligheden er meget lettere for de fleste mennesker at gøre noget alene end at forklare en anden, hvordan man gør det.

For eksempel kan næsten alle studerende nemtbruger en mobiltelefon og alle de funktioner, den indeholder, og den virker ekstremt enkel og intuitiv. Men faktisk er det ikke så let at forklare, hvordan man bruger en mobiltelefon til en person, der aldrig har haft denne enhed i sine hænder i sit liv, da han vil have et stort antal spørgsmål, og nogle af dem du ikke engang har mistanke om. Det er i denne situation, at det vil være vanskeligt at forklare alt i overensstemmelse med, hvad begrebet en algoritme og en algoritmes egenskaber er. Handlingssekvensen vil være uforståelig, og personen vil ikke være i stand til at udføre dem efter behov for normal drift af enheden.

Hvilke vanskeligheder kan der opstå?

Som et eksempel, overvej hvordan man gøren algoritme til brygning af te til en eller anden robot, som i princippet ikke ved noget, og for ham er en fuldgyldig kilde til information om opgaven en algoritme. Konceptet, typer, egenskaber - vi ved det alle sammen, men for de fleste mennesker er den mentale model for en sådan algoritme omtrent følgende:

• Tag en kop.
• Sæt te i den.
• Tilsæt sukker.
• Hæld kogende vand over.
• Røre.

Men i virkeligheden vil en sådan algoritme være næsten umulig at udføre, da robotten ikke har nogen sund fornuft, og hele denne procedure for det er et minimalt sæt information.

Nøjagtighed af handlinger er grundlaget for algoritmen

Det vigtigste at forstå, når man overvejer konceptetalgoritmen og algoritmens egenskaber - nøjagtigheden af ​​handlingerne, fordi robotten først ikke engang ved, hvor han skal få koppen, og hvilken der nøjagtigt skal tages, mens selvom han tager den, vil han holde den i sine hænder, da han ikke havde kommandoen til at sætte den på bordet. Nu bliver han nødt til at lægge te, men igen kan dette gøres med hans hænder eller med en ske, mens du har brug for at vide mængden. Således vises et stort antal forskellige problemer, der skal løses, selv på tidspunktet for opbygningen af ​​en algoritme.

Hvordan ser det rigtigt ud?

Selvfølgelig overvejer konceptet med en algoritme ogegenskaber af algoritmen, kan en nøjagtig beskrivelse dannes næsten uendeligt, men følgende rækkefølge af handlinger vil være optimal i denne situation:

• Tag en kop i skænken med påskriften "Working".
• Placer koppen på hovedet på køkkenbordet.
• Tag beholderne med ordene "Sukker" og "Te" ud af kabinettet til højre for køleskabet, og læg dem derefter på bordet ved siden af ​​koppen.
• Få en teskefuld fra skænken.
• Hæld en teskefuld fuld af beholderen mærket "Te" i koppen efterfulgt af to teskefulde fra beholderen mærket "Sukker".
• Tænd for kedlen.
• Vent til kedlen koger, og hæld derefter vand fra den i koppen, indtil den er 2/3 fuld.
• Rør væsken jævnt i koppen med en teskefuld i 30 sekunder.

Således overvejer konceptet med en algoritme ogegenskaber ved algoritmen, af hvem hver handling udføres, såvel som mange andre elementer, vil det være muligt at nå frem til en optimal rækkefølge af handlinger. Selv ovenstående algoritme kan ikke kaldes perfekt, og det forudsætter, at robotten kender et stort antal ting, men selv med dette eksempel kan du forstå, hvor svært det er at faktisk beskrive visse ting, som du og jeg kender meget godt fra barndommen.

Hvad skal du vide?

Først og fremmest inden der, hvordan man gør opalgoritme, skal du beslutte, hvad der er de indledende betingelser for udførelsen af ​​en bestemt opgave, og det skal også være kendt, hvad der skal opnås. Algoritmen i sig selv er allerede en endelig rækkefølge af handlinger til løsning af et bestemt problem, der fører fra den oprindelige information til et bestemt resultat. Under alle omstændigheder hører forrang til udviklingen af ​​en handlingsalgoritme til en person, og forskellige mennesker eller alle slags enheder, såsom satellitter, robotter, computere, avancerede husholdningsapparater, og for nylig har endda visse legetøj lært at udføre dem, engageret i udførelsen af ​​disse handlinger.

historie

Al-Khorezmi er den person, der var den førstedefinerede begrebet algoritme og algoritmens egenskaber. Dette koncept fik en massekarakter efter en vis tid, da den fik en bredere betydning og begyndte også at bestemme eventuelle nøjagtige regler for en bestemt handling. I dag opfattes dette koncept allerede af mange som et af de vigtigste begreber i en sådan videnskab som informatik, uden hvilken det næsten ikke er muligt at forestille sig.

Al-Khorezmi selv boede i det 9. århundrede e.Kr., ogDet er værd at bemærke, at den originale arabiske original, der redegjorde for hans aritmetiske værker, var tabt, men der er en oversættelse, som Vesteuropa til sidst var i stand til at blive fortrolig med det decimale positionssystemnummer såvel som de grundlæggende regler for udførelse forskellige aritmetiske operationer.

Forskeren stræbte for at sikre, at reglerne derblev formuleret af ham, var yderst forståelig for enhver læsekyndig person. Det var ekstremt vanskeligt at opnå dette i et århundrede, hvor der stadig ikke var nogen fuldgyldig matematisk symbolik, men videnskabsmanden var i stand til i sine skrifter i sidste ende at opnå en klar og samtidig streng verbal recept, ifølge hvilken læseren ikke har mulighed for at unddrage sig de foreskrevne opgaver eller springe over bestemte handlinger ...

I den latinske oversættelse blev videnskabsmandens værker præsenteret iden eneste bog kaldet Algorizmi Said. Over tid begyndte folk gradvist at glemme, at Algorizmi er forfatter til sådanne regler, hvilket resulterede i, at reglerne begyndte at blive kaldt algoritmer. Således blev "Algorizmi" gradvist transformeret og blev "algoritmen siger."