Основные свойства компьютерных алгоритмов

Основные вопросы постановки задач

Постановка и алгоритмизация прикладных задач

Постановка новой прикладной задачи проходит две фазы: вначале идет содержательная постановка, затем — формальная, затем — аналитическая фаза.

Содержательная постановка — это по возможности полное описание задачи в терминах предметной области (например, экономики или шоу-индустрии). Важны следующие элементы этой фазы:

— какие факторы нужно учесть;

— какие конкретно вопросы требуют ответа;

— каковы требования в точности этих ответов;

— в каких пределах будут меняться значения исходных данных;

— какова степень точности этих данных;

— каким целям будет служить искомый результат и каков оправданный объем ресурсных затрат с точки зрения достижения этих целей.

Формальная постановка — это описание задачи с помощью логических и математических формул, таблиц, граф-схем, иерархических деревьев, перечня используемых файлов и т. д.

Аналитическая фаза состоит в создании плана решения, определении наиболее подходящих методов выполнения отдельных этапов, в оценке пригодности имеющихся готовых алгоритмических и программных средств, проверке наличия необходимых вспомогательных материалов и данных. Может потребоваться обоснованный выбор того или иного языка программирования.

Алгоритм — это четко изложенное правило получения ответа путем выполнения последовательности операций, реализуемых компьютером. Введем такие понятия, как задание, инициатор и исполнитель. Задание — некоторая последовательность действий, которые должен произвести исполнитель по указанию инициатора, причем после выдачи задания инициатор не должен вмешиваться в работу исполнителя до ее нормального завершения. Такое возможно при условии, что:

— формулировка задания полностью отвечает условиям исходной задачи;

— инициатор сформулировал задание так, что оно безусловно может быть однозначно и правильно воспринято и понято исполнителем;

— задание включает только такие действия, которые исполнитель способен произвести без дополнительных разъяснений;

— задание включает весь набор действий для получения результата.

В триаде задание–инициатор–исполнитель роли распределяются так:

— инициатор — специалист (группа специалистов);

— исполнитель — вычислительный комплекс.

Указанные выше условия выполнимости задания конкретизируются для случая машинного алгоритма следующими требованиями:

— правильностью (получением решения именно той задачи и в том составе, которые были указаны в технических условиях);

— определенностью (четким указанием начала и конца обработки, отсутствием не оговоренных разветвлений, расчленением на действия, непосредственно реализуемые с помощью аппаратных или программными компонентов ВК);

— точностью (способностью обеспечить получение решений с уровнем погрешностей обработки, не превосходящим заданного);

— массовостью (пригодностью для обработки данных в более или менее широком диапазоне значений входных величин);

— универсальностью (пригодностью для решения более или менее широкого круга родственных задач);

— потенциальной осуществимостью (возможностью получить результат после выполнения конечного числа операций и при использовании памяти конечного объема);

— реальной осуществимостью (возможностью получить результат с приемлемой точностью за допустимое время при доступных ресурсах памяти, то есть в конкретных условиях применения).

Требования массовости и универсальности могут противоречить требованиям точности и реальной осуществимости, а последние два — одно другому. Реальная осуществимость зависит от статуса задачи (ее важности, степени срочности), мощности используемой ВС, пределов оправданных ресурсных затрат.

Важное достоинство алгоритма — наличие блока контроля исходных данных, проверяющего их соответствие системе специальных условий.

Алгоритмы должны быть по возможности «прозрачными» с точки зрения восприятия человеком логики их работы — это существенно уменьшает риск ошибок на стадии программирования, а также при модификации алгоритма при изменении условия задачи.

Дата добавления: 2014-01-05