Алгоритмические языки

Содержание

Содержание

Введение……………………………………………………………...……………3

1. Определение  и свойства алгоритма………………………………….………..4

2. Методы  изображение алгоритмов……………………………………..…….10

2.1 Словесное  описание алгоритма……………………………………….…….10

2.2 Блок-схема  алгоритма…………………………………………………...…..11

2.3 Псевдокод……………………………………………………………….……14

2.4 Программное  представление алгоритма………………………………..….16

3. Порядок  разработки иерархической схемы  реализации алгоритмов…...…17

4. Автоматизация  деятельности человека на основе  алгоритмизации.………20

5. Значение  алгоритмов при решении повседневных  задач………..…………24

6. Стадии  создания алгоритма………………………………………….……….27

7. Основные  алгоритмические структуры: следование, ветвление, цикл; изображение на  блок-схемах. Разбиение задачи на  подзадачи. Вспомогательные алгоритмы……………………………………………..…….30

7.1 Линейный алгоритм……………..…………………………………………..30

7.2 Циклический  алгоритм………………………………………………...……31

7.3 Разветвляющийся  алгоритм…………………………………………………33

7.4 Вспомогательный  алгоритм…………………………………………...……34

7.5 Метод  последовательной детализации……………………………………..34

8. Величины: константы, переменные, типы величин. Присваивание, ввод и вывод величин. Линейные алгоритмы работы с величинами……………...…37

9. Логические  величины, операции, выражения. Логические  выражения в качестве условий  в ветвящихся и циклических  алгоритмах……………….…43

Заключение……………………………………………………………….………48

Список литературы………………………………………………………………49

Введение

 

     В настоящее время, с наступлением века высоких технологий, ни одна отрасль  науки и техники не представима  без использования вычислительной техники. В свою очередь работа вычислительной техники не возможна без наличия программного обеспечения, соответствующего современным требованиям качества. Для создания такого программного обеспечения человеку необходимо добиться взаимопонимания между программистом и машиной. Именно в этих целях создаются алгоритмические языки, которые одинаково понятны как человеку, так и машине.

     Целью данной курсовой работы является изучение алгоритмических языков.

     Достижению  поставленной цели способствовало решение  следующих основных задач:

• изучение определения и свойств алгоритма;
• исследование методов изображения алгоритмов;
• рассмотрение порядка разработки иерархической схемы реализации алгоритмов;
• автоматизация деятельности человека на основе алгоритмизации;
• значение алгоритмов при решении повседневных задач;
• стадии создания алгоритма и др.

1. Определение и свойства алгоритма

 

     Появление алгоритмов связывают с зарождением  математики. Слово «Алгоритм» происходит от algorithmi - латинского написания имени аль-Хорезми, под которым в средневековой Европе знали величайшего математика из Хорезма (город в современном Узбекистане) Мухаммеда бен Мусу, жившего в 783-850 гг. В своей книге «Об индийском счете» он сформулировал правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действий над ними столбиком. В дальнейшем алгоритмом стали называть точное предписание, определяющее последовательность действий, обеспечивающую получение требуемого результата из исходных данных. Алгоритм – описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

      Алгоритм может быть предназначен  для выполнения его человеком  или автоматическим устройством.  Создание алгоритма, пусть даже самого простого, - процесс творческий. Он доступен исключительно живым существам, а долгое время считалось, что только человеку. Другое дело - реализация уже имеющегося алгоритма. Ее можно поручить субъекту или объекту, который не обязан вникать в существо дела, а возможно, и не способен его понять. Такой субъект или объект принято называть формальным исполнителем. Примером формального исполнителя может служить стиральная машина-автомат, которая неукоснительно исполняет предписанные ей действия, даже если вы забыли положить в нее порошок. Человек тоже может выступать в роли формального исполнителя, но в первую очередь формальными исполнителями являются различные автоматические устройства, и компьютер в том числе. Каждый алгоритм создается в расчете на вполне конкретного исполнителя. Те действия, которые может совершать исполнитель, называются его его допустимыми действиями. Совокупность допустимых действий образует систему команд исполнителя. Алгоритм должен содержать только те действия, которые допустимы для данного исполнителя.

     Мы постоянно сталкиваетесь с этим понятием в различных сферах деятельности человека (кулинарные книги, инструкции по использованию различных приборов, правила решения математических задач...). Обычно мы выполняем привычные действия не задумываясь, механически. Например, все хорошо знают, как открывать ключом дверь. Однако, чтобы научить этому малыша, придется четко разъяснить и сами эти действия и порядок их выполнения:

     1. Достать ключ из  кармана.

     2. Вставить ключ  в замочную скважину.

     3. Повернуть ключ  два раза против  часовой стрелки.

     4. Вынуть ключ.

     Если  вы внимательно оглянитесь вокруг, то обнаружите множество алгоритмов которые мы с вами постоянно выполняем. Мир алгоритмов очень разнообразен. Несмотря на это, удается выделить общие  свойства, которыми обладает любой  алгоритм.

    Данное  выше определение алгоритма нельзя считать строгим - не вполне ясно, что  такое «точное предписание» или  «последовательность действий, обеспечивающая получение требуемого результата». Поэтому обычно формулируют несколько  общих свойств алгоритмов, позволяющих отличать алгоритмы от других инструкций.

    Такими  свойствами являются:

• Дискретность (прерывность, раздельность) - алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов. Каждое действие, предусмотренное алгоритмом, исполняется только после того, как закончилось исполнение предыдущего.
• Определенность - каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.
• Результативность (конечность) - алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.
• Массовость - алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, то есть, он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся только исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

    Правила выполнения арифметических операций или геометрических построений представляют собой алгоритмы. При этом остается без ответа вопрос, чем же отличается понятие алгоритма от таких понятий, как «метод», «способ», «правило». Можно даже встретить утверждение, что слова «алгоритм», «способ», «правило» выражают одно и то же ( т.е. являются синонимами ), хотя такое утверждение, очевидно, противоречит “свойствам алгоритма”.

    Само  выражение «свойства алгоритма» не совсем корректно. Свойствами обладают объективно существующие реальности. Можно говорить, например, о свойствах какого-либо вещества. Алгоритм – искусственная конструкция, которую мы сооружаем для достижения своих целей. Чтобы алгоритм выполнил свое предназначение, его необходимо строить по определенным правилам. Поэтому нужно говорить все же не о свойствах алгоритма, а о правилах построения алгоритма, или о требованиях, предъявляемых к алгоритму.

    Первое  правило – при построении алгоритма  прежде всего необходимо задать множество объектов, с которыми будет работать алгоритм. Формализованное (закодированное) представление этих объектов носит название данных. Алгоритм приступает к работе с некоторым набором данных, которые называются входными, и в результате своей работы выдает данные, которые называются выходными. Таким образом, алгоритм преобразует входные данные в выходные.

    Это правило позволяет сразу отделить алгоритмы от “методов” и “способов”. Пока мы не имеем формализованных  входных данных, мы не можем построить  алгоритм.

    Второе  правило – для работы алгоритма  требуется память. В памяти размещаются входные данные, с которыми алгоритм начинает работать, промежуточные данные и выходные данные, которые являются результатом работы алгоритма. Память является дискретной, т.е. состоящей из отдельных ячеек. Поименованная ячейка памяти носит название переменной. В теории алгоритмов размеры памяти не ограничиваются, т. е. считается, что мы можем предоставить алгоритму любой необходимый для работы объем памяти.

    В школьной «теории алгоритмов» эти  два правила не рассматриваются. В то же время практическая работа с алгоритмами (программирование) начинается именно с реализации этих правил. В языках программирования распределение памяти осуществляется декларативными операторами (операторами описания переменных. В языке Бейсик не все переменные описываются, обычно описываются только массивы. Но все равно при запуске программы транслятор языка анализирует все идентификаторы в тексте программы и отводит память под соответствующие переменные.

    Третье  правило – дискретность. Алгоритм строится из отдельных шагов (действий, операций, команд). Множество шагов, из которых составлен алгоритм, конечно.

    Четвертое правило – детерменированность. После каждого шага необходимо указывать, какой шаг выполняется следующим, либо давать команду остановки.

    Пятое правило – сходимость (результативность). Алгоритм должен завершать работу после конечного числа шагов. При этом необходимо указать, что считать результатом работы алгоритма.

    Итак, алгоритм – неопределяемое понятие  теории алгоритмов. Алгоритм каждому  определенному набору входных данных ставит в соответствие некоторый набор выходных данных, т. е. вычисляет (реализует) функцию. При рассмотрении конкретных вопросов в теории алгоритмов всегда имеется в виду какая-то конкретная модель алгоритма.

    Алгоритм  применительно к вычислительной машине – точное предписание, т.е. набор операций и правил их чередования, при помощи которого, начиная с некоторых исходных данных, можно решить любую задачу фиксированного типа.

    Виды  алгоритмов как логико-математических средств отражают указанные  компоненты человеческой деятельности и тенденции, а сами алгоритмы в зависимости от цели, начальных условий задачи, путей ее решения, определения действий исполнителя подразделяются следующим образом: