стр. 34
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Пусть система команд ГРИСа: шаг, поворот, прыжок. Шаг – перемещение ГРИС на один шаг вперед с рисованием линии; поворот – поворот на 900 против часовой стрелки; прыжок – перемещение на один шаг вперед без рисования линии. Эти команды будем называть простыми командами.
Составим алгоритм по которому ГРИС нарисует на поле букву «Т». Исходное состояние – чистый лист. Исполнитель находится в точке, где будет находится левый конец горизонтального отрезка буквы «Т», направление вправо. Можно использовать только указанные команды из СКИ: шаг, поворот, прыжок.
Алгоритм Буква «Т» начало шаг шаг шаг шаг шаг шаг поворот поворот прыжок прыжок прыжок поворот поворот шаг шаг шаг шаг шаг конец
Такой алгоритм называется линейным, т.к. команды выполняются последовательно одна за другой и каждая только один раз.
С помощью команд шаг, поворот, прыжок в пределах рабочего поля можно построить любой рисунок, состоящий из вертикальных и горизонтальных отрезков.
стр. 35
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Билет № 7
1. Основные алгоритмические структуры: следование, ветвление, цикл; изображение на блок-схемах. Разбиение задачи на подзадачи. Вспомогательные алгоритмы.
Основные виды алгоритмов (алгоритмических структур):
1.Линейный алгоритм (еще называют следование);
2.Циклический алгоритм;
3.Разветвляющийся алгоритм;
4.Вспомогательный алгоритм.
Линейный алгоритм
Линейный алгоритм – описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке. Исполнитель выполняет действия последовательно, одно за другим в том порядке в котором они следуют.
Блок-схема линейного алгоритма:
начало
после школы иду гулять
возвращаюсь
домой
делаю уроки
начало
начало
команда 1
команда 2
команда 3
начало
Циклический алгоритм
Лучшее качества компьютеров проявляются не тогда, когда они рассчитывают значения сложных выражений, а когда многократно, с незначительными изменениями, повторяют сравнительно простые операции. Даже очень простые расчеты могут поставить человека в тупик, если их надо повторить тысячи раз, а повторять операции миллионы раз человек совершенно не способен.
С необходимостью повторяющихся вычислений программисты сталкиваются постоянно. Например, если надо подсчитать, сколько раз буква "о" встречается в тексте необходимо перебрать все буквы. При всей простоте этой программы исполнить ее человеку очень трудно, а для компьютера это задача на несколько секунд.
Циклический алгоритм – описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено заданное условие.
Перечень повторяющихся действий называют телом цикла. Циклические алгоритмы бывают двух типов:
стр. 36
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Циклы со счетчиком, в которых какие-то действия выполняются определенное число раз;
Циклы с условием, в которых тело цикла выполняется, в зависимости от какого-либо условия. Различают циклы с предусловием и постусловием.
Циклы со счетчиком используют когда заранее известно какое число повторений тела цикла необходимо выполнить. Например, на уроке физкультуры вы должны пробежать некоторое количество кругов вокруг стадиона.
начало |
начало |
|
счетчик |
счетчик |
|
кругов |
||
бегу круг |
тело цикла |
конец |
конец |
В общем случае схема циклического алгоритма со счетчиком будет выглядеть так:
Для счетчика от нач. значения до кон. значения выполнить действие.
Часто бывает так, что необходимо повторить тело цикла, но заранее не известно, какое количество раз это надо сделать. В таких случаях количество повторений зависит от некоторого условия. Такие циклы называются циклы с условием. Циклы в которых сначала проверяется условие, а затем, возможно, выполняется тело цикла называют циклы с предусловием. Если условие проверяется после первого выполнения тела цикла, то циклы называются циклы с постусловием.
Например, в субботу вечером вы смотрите телевизор. Время от времени поглядываете на часы и если время меньше полуночи, то продолжаете смотреть телевизор, если это не так, то вы прекращаете просмотр телепередач.
начало |
||
да |
меньше |
нет |
полуночи? |
||
смотрю TV |
||
конец |
начало |
||
да |
условие |
нет |
тело цикла |
||
конец |
стр. 37
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
начало начало
смотрю TV |
тело цикла |
|||
да |
меньше |
нет |
да |
нет |
условие |
||||
полуночи? |
||||
конец |
конец |
В общем случае схема циклического алгоритма с условием будет выглядеть так:
Пока условие повторять действие.
При составлении циклических алгоритмов важно думать о том, чтобы цикл был конечным. Ситуация, при которой выполнение цикла никогда не заканчивается, называется
зацикливанием.
Разветвляющийся алгоритм
Во многих случаях требуется, чтобы при одних условиях выполнялась одна последовательность действий, а при других – другая.
Если пошел дождь, то надо открыть зонт. Если прозвенел будильник, то надо вставать. Если встречу Сашу, то скажу ему …
Если встречу Сашу, то скажу ему …, иначе зайду к нему сам.
Разветвляющийся алгоритм - алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий.
начало |
начало |
да |
нет |
да |
нет |
встречу? |
встречу? |
||
скажу |
скажу |
зайду сам |
|
конец |
конец |
Эти предложения начинаются с проверки какого-либо условия: пошел дождь, прозвенел
стр. 38
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
будильник, встретил Сашу… Далее в зависимости мы либо вылиняем какое-либо действие, либо не выполняем его (или выполняем какое-то другое действие).
Компьютер тоже в зависимости от какого-либо условия может выполнять или не выполнять те или иные действия. Алгоритм, в котором используется условие, получил название разветвляющегося, так как в зависимости от значения условия выбираются те или иные действия.
В общем случае схема разветвляющегося алгоритма будет выглядеть так: «если условие, то
действие 1, иначе действие 2» (Если встречу Сашу, то скажу ему …, иначе зайду к нему сам.). Так же можно использовать неполную форму: «если условие, то действие» (Если встречу Сашу, то скажу ему …). В этом случае не предусматривается действий на случай невыполнения условия.
начало |
начало |
да |
нет |
да |
нет |
условие |
условие |
||
команда |
команда 1 |
команда 2 |
|
конец |
конец |
||
Условие – это высказывание которое может быть либо истинно, либо ложно.
Еще раз обратим внимание, что существует две формы ветвления – неполная (когда присутствует только одна ветвь, т.е. в зависимости от истинности условия либо выполняется, либо не выполняется действие) и полная (когда присутствуют две ветви, т.е. в зависимости от истинности условия выполняется либо одно, либо другое действие).
Вспомогательный алгоритм
Вспомогательный алгоритм – алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя.
Вспомогательный алгоритм, записанный на языке программирования, называется подпрограммой. При создании средних по размеру программ используется структурное программирование, идея которого заключается в том, что структура программы должна отражать структуру решаемой задачи, чтобы алгоритм решения был ясно виден из исходного текста. Программа разбивается на множество подпрограмм, каждая из которых выполняет какое-то действие, предусмотренное исходным заданием.
Комбинируя подпрограммы, удается сформировать итоговый алгоритм используя блоки кода (подпрограммы), имеющих определенную смысловую нагрузку. Обращаться к этим подпрограммам можно по их имени. Очень важная характеристика подпрограмм - это возможность их повторного использования.
Рассмотрим пример с графическим исполнителем ГРИС. Пусть требуется составить алгоритм рисования четырехзначного числа 1919.
Можно составить один длинный алгоритм, по которому исполнитель шаг за шагом нарисует эти цифры. Но ведь цифры 1 и 9 повторяются по два раза. Алгоритм можно
стр. 39
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
сократить используя вспомогательный алгоритм.
Получится более короткий и понятный алгоритм:
Алгоритм Число «1919» начало сделай ЕДИНИЦА прыжок
сделай ДЕВЯТЬ прыжок сделай ЕДИНИЦА прыжок сделай ДЕВЯТЬ конец
Где ЕДИНИЦА и ДЕВЯТЬ вспомогательные алгоритмы:
Алгоритм ЕДИНИЦА |
Алгоритм ДЕВЯТЬ |
начало |
начало |
поворот |
шаг |
шаг |
поворот |
шаг |
шаг |
шаг |
шаг |
шаг |
шаг |
поворот |
шаг |
поворот |
поворот |
прыжок |
шаг |
прыжок |
поворот |
прыжок |
шаг |
прыжок |
шаг |
поворот |
поворот |
конец |
шаг |
поворот |
|
поворот |
|
поворот |
|
прыжок |
|
прыжок |
|
поворот |
|
конец |
Метод последовательной детализации
Использованный нами подход облегчает программирование сложных задач. Задача разбивается на более простые подзадачи. Решение каждой оформляется в виде вспомогательного алгоритма, а основной алгоритм организует связку между ними.
Метод программирования, при котором сначала пишется основная программа, в ней записываются обращения к пока еще не составленным подпрограммам, а потом описываются эти подпрограммы, называется методом последовательной (пошаговой) детализации.