Алгоритмдер теориясы

Осымша

Алгоритмдер және негізгі алгоритмдік құрылымдар

Ақпаратты өңдеудің тиімді алгоритмдерін құрастыру информатиканың маңызды теориялық мәселерінің бірі болып табылады. Үстінен әрекеттер орындалатын объектілер түрлі табиғатқа ие. Есептеу тапсырмаларында объектілер ретінде сандар, ал геометриялық есептерде – геометриялық фигуралар, шахматта шахматтық фигуралар және позициялар алынады. Станокты басқару алгоритмінде орын ауыстырумен, айналу жылдамдығымен, кесуші сайман таңдаумен және т.б. жұмыс істейді.

Алгоритм – есепті шығару үшін орындалуы қажет әрекеттер тізбегін сипаттайтын ережелер жүйесі.

Алгоритмдердің негізгі сипаттамалары: дискреттілік, нақтылық, шектілік және әмбебаптылық.

Дискреттілік алгоритмнің орындалуы аяқталған әрекеттер (қадамдар) тізбегіне бөлінетінін білдіреді.

Нақтылық дегеніміз – алгоритмнің әрбір ережесінің нақты әрі бірмәнді болуы, яғни оның қандай да бір қадамда алынған шамаларының мәндері осыған дейінгі қадамда алынған шамалардың мәндерімен анықталады, және де келесі қадам қандай болатындығы нақты белгілі.

Алгоритмнің шектілігі (немесе нәтижелілік) оның орындалуы қадамдардың шекті санының атқарылуына және әрқашан да қандай да бір нәтижеге әкелетіндігіне негізделген. Мүмкін нәтижелердің бірі: есептің шешімі болмайтынын анықтау.

Әмбебаптылық деп есепті шығару алгоритмі бастапқы мәліметтер жиынтығымен ғана ерекшеленетін, бір классқа жататын есептер жиынтығы үшін қолдану мүмкіндігі болатындай етіп жалпы түрге келтіріліп құрастырылады. Бастапқы мәліметтер алгоритмнің қолданылу облысы (мүмкін болатын мәндер облысы) деп аталатын қандай да бір облыстан таңдалады.

Алгоритмдердің көрсетілу формалары: вербальды, жол сайын жазба, блок-схема, программалау тіліндегі жазба.

Алгоритмнің көрсетілуінің вербальды формасы – бұл әрекеттер тізбегінің сөзбен түсіндірілген сипаттамасы.

Жол сайын жазба – вербальды формаға қарағанда анығырақ сипаттама береді.

Алгоритмнің блок-схемасы – алгоритмді жеке блоктар түрінде көрсету арқылы сипаттайтын ең көрнекті және нақты форма.

Программалау тіліндегі жазба – бұл да алгоритмді көрсетудің бір формасы.

Алгоритмдерді құрастыру

ЭЕМ-де есеп шығару үшін алгоритмдер құрастыру арнайы дағдылардың болуын қажет етеді. Алгоритм жазбасы түсінікті, көрнекті болу керек және алгоритмді өзгертпей, оның тек кей бөліктеріне өзгерістер енгізу мүмкіндігі болатындай етіп құрастыру қажет.

Сызықтық деп командалар рет-ретімен бірінен соң бірі орындалатын алгоритмді айтады.

Тарамдалған деп командалар қандай да бір шартты тексеру нәтижелеріне қарай орындалатын алгоритмді айтады.

Циклдік деп жеке командалар немесе командалар топтары бірнеше рет қайталанатын алгоритмді айтады.

Алгоритмдерді блок-схема түрінде көрсету

Алгоритмді көрсетудің ең көрнекті тәсілі блок-схема түріндегі графикалық көрсету болып табылады. Алгоритм бұл жағдайда блоктар тізбегі ретінде көрсетіледі. Әр блоктың ішінде осы блоктың әрекетін түсіндіретін ақпарат орналастырылады.

Блок түрі	Блок қолдануы
	Алгоритм басы
	Алгоритм соңы
	Есептеуді орындау
	Шартты тексеру
	Деректерді енгізу немесе шығару
	Циклдың басы
	Көмекші алгоритмді қосымша шақыруы

Блоктардағы сызықтар блоктар арасындағы байланыстар функцияларын орындайды. Бұл сызықтар жоғарыдан төмен қарай немесе солдан оңға қарай бағытталса, онда бұл стрелкалардың бағыттары көрсетілмеуі мүмкін.

Блок-схема түрінде көрсетілген алгоритм орындалатын әрекеттер тізбегін көрнекті түрде көрсетеді.

Ақпаратты өңдеу есептері

Ақпаратты өңдеу есептерін 4 классқа бөлуге болады.

1. Детерминирленген есептер. Бұл қатаң анықталған және нақты қойылған есептер. Оларға есептеуші тапсырмалар жатады.

2. Детерминирленбеген есептер. Бұл ақпараты толық емес есептер. Бұл есептерде анықсыздық есептің шартында да, оларды шешу процесінде де кездесе береді. Бұларға басқару объектісінің және айналадағы ортаның біршама сипаттамалары алдын-ала белгісіз болған жағдайларда автоматтандырылған басқару есептерін жатқызуға болады. Мысалы, самолет ұшуын басқару есебі (жел, әуе щұңқыры және т.б. сипаттамалар).

3. Интеллектуалды есептер. Бұндай есептерді шешу кезінде түсініктерді формальдау және білімдерді өңдеу қажеттілігі туындайды. Мысалы, ауызекі тілді тану есебі. Есеп осы пәндік салада анықталған тілдің символдарымен құрастырылады.

4. Эвристикалық есептер. Бұл есептер адамның шығармашылық қызметін имитациялау және модельдеумен байланысты. Оларды шешу алгоритмдері эвристикалық сипатқа ие. Мысалы, шахмат ойыны, өлеңдер құрастыру.

ЭЕМ-де шығарылатын есептердің көбі детерминирленген есептерге жатады. Детерминирленген есептерді шешу үшін келесі кезеңдерден өту керек:

1. Есепті шешу әдісін табу (формальдау).

2. Алгоритм құрастыру.

3. Алгоритмді программалау тілінде жазу.

4. Программаны ЭЕМ-ге енгзіу және өңдеу.

5. Есепті шығару нәтижелерін талдау.

Аталған кезеңдердің ішінде біріншісі ең маңызды болып табылады. Есеп қаншалықты қиын болса, шешімін табу да қиындайды. Сондықтан күрделі есептерді шығару ғылым мен техниканың сәйкес салаларында терең білімнің және шығармашылық қабілеттердің болуын талап етеді.

Программалаудың негізгі ережелері

1. Үлкен программалар құрастыру кезінде программаны жеке жазып, өңдеуге болатын модульдерге бөлуге тырысыңыз.

2. Айнымалылар, функциялар мен процедураларға мәнді аттар беріңіз. Мысалы, MAXLONG аты максимал ұзындықты анықтайдығын бірден түсінуге болады.

3. Комментарийлерге уақытыңызды аямаңыз. Әйтпесе біраз уақыттан кейін программаңыздың мән-жайын қайтадан есіңізге салып отыруға уақытыңыз көп кетеді. Сонымен қатар программаңыз басқаларға да түсінікті болады.

4. Программаны жазу кезінде «сол жақ жоғарғы бұрыш» әдісін қолданыңыз. Циклдерді және шартты операторларды жазу кезінде бос жер қалдырып отруды ұмытпаңыз.

5. Операторларда арифметикалық немесе логикалық әрекеттер орындаған кезде орындалу ретінде күмәндансаңыз, барлық жағдайда да жақшалар қолданыңыз.

6. Кіріс ақпаратын бақылаңыз. Пайдаланушының кез келген әрекетіне программаңыздың реакциясын ескеруге тырысыңыз.

Интерактивті программалау

Қазіргі кезде интерактивті программалау кең қолданыс тапты. Қатынасудың негізгі әдісі – диалог. Диалогтың негізгі ережелері:

1. интерактивті әрекеттердің қарапайым және шекті тізбектерін қамтамасыз ету.

2. пайдаланушыны программамен қатынаудың тым көп мүмкіндіктері мен стильдерімен ауырлатпау.

3. интерактивті әрекеттердің әрбір кезеңінде көмек ұйымдастыру

4. пайдаланушының әрекетінің шындығын кері байланыс арқылы ұйымдастыру.

5. қате әрекет жағдайында пайдаланушыға осы қатені түзету мүмкіндігін беру.

Программаны құрастыру кезінде қолданылатын диалогтық орталардың негізгі типтері:

Дата добавления: 2014-12-16