Pojęcie algorytmu i właściwości algorytmu. Rodzaje algorytmów

Pojęcie algorytmu i właściwości algorytmureprezentują niektóre z najważniejszych pojęć w informatyce. Dzisiaj, w dobie technologii komputerowej, wielu ludzi myśli o tym, czym ona jest i stopniowo zaczyna, z tego czy innego powodu, bardziej szczegółowo zagłębiać się w podstawy informatyki, podczas gdy współczesne pokolenie przegląda ten materiał już w szósta klasa.

Co to jest?

Jaka jest koncepcja algorytmu i właściwości algorytmu?

Algorytm to pewna sekwencja działań, czyli w zasadzie mamy z nimi do czynienia na co dzień, chociaż możemy nawet nie być tego świadomi.

Człowiek i algorytm

Na przykład, jeśli poprosimy jednego z naszych członkówrodziny, żeby coś kupić w sklepie, ustalamy algorytm działania, czyli szczegółowo mówimy, jakie konkretne produkty należy kupić, w jakiej ilości, a także jakie wymagania stawia każdemu z nich. W tym przypadku, jak wspomniano powyżej, ustalony jest jasny algorytm działań, na przykład:

1. Przejdź do konkretnego sklepu.
2. Dowiedz się, czy jest na sprzedaż biały chleb.
3. Dowiedz się, czy jest świeży.
4. Jeśli odpowiedzi na pytania 2 i 3 brzmią „tak”, to kupuje się dwa bochenki.

Oczywiście może się wydawać, że procedura jestdość zwyczajne, a taki opis jest dość obszerny. Ale w rzeczywistości, jeśli mówimy o pojęciu algorytmu i właściwościach algorytmu we współczesnej informatyce, to instrukcje mogą być znacznie obszerniejsze, ponieważ powyższy algorytm jest jednym z najprostszych.

Algorytmy w przyrodzie

Każdy człowiek nieustannie rozwiązuje największeszereg różnorodnych zadań o różnym stopniu złożoności, a niektóre z nich są tak proste, że rozwiązuje się je całkowicie automatycznie, nie będąc nawet postrzeganymi jako zadanie szczególne. Na przykład: zamknij drzwi kluczem, umyj się, zjedz śniadanie, nakarm rodzinę itp.

Ale są też inne zadaniatak skomplikowane, że ich rozwiązanie wymaga długich przemyśleń, a także sporego wysiłku, aby początkowo znaleźć rozwiązanie, a dopiero potem osiągnąć założony cel. Do zadań tych należą: nauka języka obcego, zarobienie określonej sumy pieniędzy i inne. Innymi słowy, zadania te wymagają o wiele bardziej złożonych kroków, niż jest to wymagane do wykonania zadania „kup chleb”, ale w rzeczywistości nawet najprostsze zadania można rozwiązać w kilku krokach.

Pojęcie, rodzaje i właściwości

W postaci określonej sekwencji działańmożna opisać procedurę rozwiązywania ogromnej liczby problemów, z którymi człowiek spotyka się w życiu codziennym i to właśnie ta sekwencja jest reprezentowana w informatyce jako pojęcie algorytmu i właściwości algorytmu.

Jednym z najbardziej znanych jest tak zwany algorytm Euklidesa, który wyznacza największy dzielnik dwóch liczb całkowitych.

Należy zauważyć że,biorąc pod uwagę koncepcję algorytmu i jego właściwości, konieczne jest prawidłowe zrozumienie nie tylko samych działań, ale także kolejności ich wykonywania. Rzeczywiście, często zdarzają się sytuacje, gdy zmiana kolejności działań w algorytmie może ostatecznie okazać się niemożliwa do wykonania w pewnych okolicznościach. Na przykład, jeśli pójdziesz do sklepu, początek algorytmu będzie wyglądał mniej więcej tak:

1. Idź do sklepu.
2. Wybierz chleb.

Lub:

1. Wybierz chleb.
2. Idź do sklepu.

Jeśli weźmiemy pod uwagę ostatni algorytm, to w takimW przypadku, gdy chleb jest wstępnie wybierany, a dopiero potem idziemy do sklepu z dokładniej zdefiniowanym zadaniem, a jeśli faktycznie chleba, którego potrzebujemy, nie ma, to algorytm, który zbudowaliśmy, ostatecznie okaże się wykonywalny.

Rodzaje

Typy algorytmów mogą być następujące:

• Cykliczne. Algorytm, w którym występuje cykliczna struktura, czyli wielokrotne powtarzanie różnych działań.
• Liniowy. Algorytm wykorzystujący strukturę sekwencji, czyli akcje są ułożone jedna po drugiej.
• Rozgałęzienie. Algorytm wykorzystujący strukturę rozgałęzienia, w którym akcja jest wybierana na podstawie tego, czy spełniony jest określony warunek.

Właściwości

Ich właściwości są następujące:

• Determinizm. Po kilkukrotnym podaniu tych samych danych początkowych algorytm zaczyna działać w ten sam sposób, dostarczając ten sam sygnał.
• Charakter masowy. Algorytm rozwiązuje nie tylko jeden problem, ale zestaw problemów określonego typu.
• Skuteczność. Użycie algorytmu w każdym przypadku prowadzi do rozwiązania problemu.
• Dyskretność. Algorytm zawiera sekwencję działań, których realizacja nie przedstawia żadnej złożoności.
• Kończyna. Sekwencja działań algorytmu nie może być nieograniczona ani nieskończona.
• Poprawność. Jeśli algorytm jest tworzony w celu wykonania określonego zadania, to zawsze powinien dawać odpowiedni wynik.

Algorytm w informatyce

Kiedy osoba stopniowo zagłębia się w informatykę izastanawia się, jakie jest pojęcie algorytmu i jego właściwości, a następnie dowiaduje się, że algorytm, który ma błąd, będzie w pewnym sensie lepszy niż ten, który działa, ale robi to źle. Wszakże jeśli wystąpi błąd, to komputer nas o tym poinformuje, a my możemy go później znaleźć i naprawić, a jeśli błąd powodujący nieprawidłowe działanie algorytmu pojawia się tylko w rzadkich przypadkach, to w tym przypadku może pojawiają się w najważniejszym momencie.

Jak łatwo jest komponować?

Wielu osobom wydaje się, że takie jest przetwarzanie informacjidość proste zadanie, ale w rzeczywistości tak nie jest, ponieważ najpierw trzeba przynajmniej zrozumieć, czym jest algorytm, jakie są właściwości algorytmu i jego wykonawców. W szczególności dotyczy to kompilacji algorytmu niezbędnego do prawidłowego przetwarzania informacji.

Najprostszym przykładem jestinstrukcja obsługi na określony temat. Jeśli jest skompilowany nieprofesjonalnie, to w takim przypadku użytkownik może po prostu zepsuć przedmiot, ponieważ źle będzie go obsługiwać lub nie nauczyć się z nim pracować, nie wspominając o tym, że mogą wystąpić pewne obrażenia fizyczne, jeśli będziemy mówią o poważnej technice domowej.

Wielu powie, że tak naprawdę nie ma nictrudno jest skompilować instrukcje dla gotowego urządzenia, ale w rzeczywistości tak nie jest, ponieważ w rzeczywistości większości ludzi jest dużo łatwiej zrobić coś samodzielnie, niż wyjaśnić komuś, jak to zrobić.

Na przykład prawie każdy uczeń może z łatwościąkorzysta z telefonu komórkowego oraz wszystkich zawartych w nim funkcji i wydaje się niezwykle prosty i intuicyjny. Ale w rzeczywistości nie jest tak łatwo wyjaśnić, jak korzystać z telefonu komórkowego osobie, która nigdy w życiu nie trzymała tego urządzenia w rękach, ponieważ będzie miał ogromną liczbę pytań, a niektórych z nich nie nawet podejrzany. W tej sytuacji trudno będzie wszystko wyjaśnić zgodnie z koncepcją algorytmu i właściwościami algorytmu. Sekwencja czynności będzie niezrozumiała, a osoba nie będzie w stanie wykonać ich zgodnie z potrzebą normalnej pracy urządzenia.

Jakie trudności mogą się pojawić?

Jako przykład zastanów się, jak to zrobićalgorytm parzenia herbaty dla jakiegoś robota, który w zasadzie nic nie wie, a dla niego pełnoprawnym źródłem informacji o zadaniu jest algorytm. Pojęcie, typy, właściwości - wszyscy to wiemy, ale dla większości ludzi model mentalny takiego algorytmu jest w przybliżeniu następujący:

• Weź filiżankę.
• Wlej do niego herbatę.
• Dodaj cukier.
• Zalej wrzącą wodą.
• Wymieszać.

Ale w rzeczywistości taki algorytm będzie prawie niemożliwy do wykonania, ponieważ robot nie ma zdrowego rozsądku, a cała ta procedura to minimalny zestaw informacji.

Dokładność działań jest podstawą algorytmu

Najważniejsze do zrozumienia przy rozważaniu koncepcjialgorytm i właściwości algorytmu - dokładność działań, bo robot nawet początkowo nie wie, skąd wziąć kubek i który wziąć, a nawet jak go weźmie, to będzie trzymał go w rękach ponieważ nie miał polecenia, aby położyć go na stole. Teraz będzie musiał postawić herbatę, ale znowu możesz to zrobić rękami lub możesz to zrobić łyżką i musisz znać ilość. W związku z tym pojawia się ogromna liczba różnorodnych problemów, które wymagają rozwiązania już na etapie konstruowania algorytmu.

Jak to wygląda dobrze?

Oczywiście, biorąc pod uwagę koncepcję algorytmu iwłaściwości algorytmu, dokładny opis można formować prawie w nieskończoność, ale następująca sekwencja działań będzie optymalna w tej sytuacji:

• Weź do kredensu kubek z napisem „Praca”.
• Postaw filiżankę do góry dnem na stole w kuchni.
• Wyjmij pojemniki z napisami „Cukier” i „Herbata” z szafki znajdującej się po prawej stronie lodówki i połóż je na stole obok filiżanki.
• Weź łyżeczkę z kredensu.
• Wlej jedną pełną łyżeczkę z pojemnika z napisem „Herbata” do filiżanki, a następnie dwie łyżeczki z pojemnika z napisem „Cukier”.
• Włącz czajnik.
• Poczekaj, aż czajnik się zagotuje, a następnie wlej z niego wodę do filiżanki, aż będzie wypełniona w 2/3.
• Wlej płyn równomiernie do filiżanki łyżeczką przez 30 sekund.

Tak więc, biorąc pod uwagę koncepcję algorytmu iwłaściwości algorytmu, przez który wykonywana jest każda akcja, a także wielu innych elementów, będzie można dojść do konstrukcji optymalnej sekwencji działań. Nawet powyższego algorytmu nie można nazwać doskonałym i zapewnia on, że robot wie wiele rzeczy, ale nawet na tym przykładzie możesz zrozumieć, jak trudno jest opisać pewne rzeczy, które ty i ja znamy bardzo dobrze od dzieciństwa.

Co chcesz wiedzieć?

Przede wszystkim wcześniej, jak się nadrobićalgorytmu, należy określić, jakie są warunki początkowe wykonania określonego zadania, a także wiedzieć, co należy uzyskać. Sam algorytm jest już końcową sekwencją działań w rozwiązaniu pewnego problemu, która prowadzi od początkowej informacji do określonego wyniku. W każdym razie prymat w opracowaniu algorytmu działania należy do człowieka, a różne osoby lub wszelkiego rodzaju urządzenia, takie jak satelity, roboty, komputery, zaawansowane urządzenia gospodarstwa domowego, a ostatnio nawet niektóre zabawki nauczyły się wykonywać są zaangażowani w wykonywanie tych czynności.

Historia

Al-Khorezmi to osoba, która była pierwszazdefiniował pojęcie algorytmu i właściwości algorytmu. Pojęcie to nabrało masowego charakteru po pewnym czasie, kiedy nabrało szerszego znaczenia, a także zaczęło określać dowolne dokładne reguły określonego działania. Dziś koncepcja ta jest już postrzegana przez wielu jako jedna z najważniejszych koncepcji takiej nauki, jak informatyka, bez której prawie nie można sobie wyobrazić.

Sam Al-Khorezmi żył w IX wieku naszej ery iWarto zauważyć, że oryginalny arabski oryginał, w którym przedstawiono jego prace arytmetyczne, zaginął, ale istnieje tłumaczenie, dzięki któremu Europa Zachodnia mogła w końcu zapoznać się z dziesiętnym systemem liczb pozycyjnych, a także z podstawowymi zasadami wykonywania różne operacje arytmetyczne.

Naukowiec dążył do tego, aby to rządziłozostały przez niego sformułowane, były niezwykle zrozumiałe dla każdej osoby piśmiennej. Było to niezwykle trudne do osiągnięcia w stuleciu, kiedy wciąż nie było pełnoprawnej symboliki matematycznej, ale naukowiec był w stanie w swoich pismach ostatecznie osiągnąć jasną i jednocześnie ścisłą receptę słowną, zgodnie z którą czytelnik nie mają możliwość obejścia wyznaczonych zadań lub pominięcia niektórych czynności. ...

W tłumaczeniu łacińskim prace naukowca zostały przedstawione wjedyna książka pod tytułem Algorizmi Said. Z biegiem czasu ludzie zaczęli stopniowo zapominać, że Algorizmi jest autorem takich reguł, w wyniku czego zaczęto nazywać je algorytmami. W ten sposób stopniowo „powiedział Algorizmi” został przekształcony i stał się „zgodnie z algorytmem”.