Алгоритмы

Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Джафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которой описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Само слово алгоритм возникло в Европе после перевода на латынь книги этого математика.

Алгоритм – описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

Вы 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, вы хорошо знаете, 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.

Свойства алгоритмов: 1. Дискретность (алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке); 2. Детерминированность (любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае); 3. Конечность (каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения); 4. Массовость (один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными); 5. Результативность (отсутствие ошибок, алгоритм должен приводить к правильному результату для всех допустимых входных значениях).

Виды алгоритмов: 1. Линейный алгоритм (описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке); 2. Циклический алгоритм (описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено задание); 3. Разветвляющий алгоритм (алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий); 4. Вспомогательный алгоритм (алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя).

Вид стандартного графического объекта Назначение Начало алгоритма Конец алгоритма Выполняемое действие (записывается внутри прямоугольника) Условие выполнения действий (записывается внутри ромба) Счетчик кол-во повторов Последовательность выполнения действий. Блок ввода и вывода информации

Стадии создания алгоритма: 1. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной человеку, который его разрабатывает. 2. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной тому объекту (в том числе и человеку), который будет выполнять описанные в алгоритме действия.

Объект, который будет выполнять алгоритм, обычно называют исполнителем. Идеальными исполнителями являются машины, роботы, компьютеры... Компьютер – автоматический исполнитель алгоритмов. Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой.

Для представления алгоритма в виде, понятном компьютеру, служат языки программирования. Язык программирования – это формальный язык, описывающий алгоритм для исполнителя, которым обычно является компьютер. Термин «формальный язык» означает, что такой зык можно точно задать при помощи определенного набора правил, который называется СИНТАКСИСОМ языка.

Для перевода с ЯП на машинный язык используются специальные программы – переводчики (трансляторы). -Интерпретаторы (читает программу по строкам, переводит каждую строку и сразу выполняет) -Компиляторы (читает всю программу целиком, переводит на машинный язык и потом запускает на выполнение).

Язык Pascal был предложен в 1970 г. швейцарским профессором Никлаусом Виртом как язык для обучения программированию.

Основные команды меню

Теперь попробуйте выполнить программу. Для этого после набора ее текста нажмите Ctrl-F9. Если Вы не ошиблись при вводе текста, то спустя несколько секунд заметите быструю смену изображений на экране: сразу после загрузки программы Турбо Паскаль очищает экран, предоставляя его в распоряжение работающей программы пользователя. Такой экран называется окном программы. После завершения прогона (работа программы часто называется ее прогоном) на экране вновь появится окно редактора с текстом программы. Если Вы не успели разглядеть изображение окна программы, нажмите Alt-F5. После нажатия на любую клавишу среда вернет экран в режим воспроизведения окна редактора. Перед тем, как двигаться дальше, полезно подробнее ознакомиться с некоторыми возможностями среды Турбо Паскаля. Нажмите клавишу F10, чтобы перейти к режиму выбора из главного меню, подведите указатель к опции Debug (отладка) и нажмите клавишу Enter - на экране раскроется меню второго уровня, связанное с этой опцией. Новое меню как бы «выпало» из верхней строки, поэтому такое меню часто называют выпадающим. Отыщите в новом меню опцию Output (вывод программы), подведите к ней указатель и нажмите клавишу Enter еще раз. На экране вновь появится окно программы, но оно уже не будет исчезать после нажатия на любую клавишу - экран будет связан с этим окном постоянно. Теперь добьемся того, чтобы на экране демонстрировались два окна одновременно: вновь нажмите клавишу F10, выберите Window, нажмите клавишу Enter, подведите указатель к опции Tilе(черепица) и нажмите клавишу Enter еще раз.

Пример 1. осуществляет вывод сообщения на экран ПК Program My_First_Program; const Text = 'Я программирую на Турбо Паскале'; begin WriteLn(Text); end.

Program My_First_Program; начинается словом Program и содержит объявление имени программы. Слово Program зарезервировано в Турбо Паскале, т.е. не может использоваться ни в каких иных целях, кроме как для объявления имени программы.

Text = 'Я программирую на Турбо Паскале'; в которой константе с именем Text присваивается в качестве значения строка символов «Я программирую на Турбо Паскале».

Все три первые строки не связаны с какими- либо конкретными действиями при работе программы. Они сообщают компилятору некоторые сведения о самой программе и использующихся в ней объектах. Эта часть программы называется разделом описаний. Зарезервированное слово begin в четвертой строке сигнализирует компилятору о начале другой части программы - раздела операторов.

WriteLn(Text); который, собственно, и выводит сообщение на экран компьютера.

Завершает всю программу зарезервированное слово end с точкой. Точка оповещает компилятор о конце текста программы. За сочетанием end. можно размещать какой угодно текст - он не будет обрабатываться компилятором.

Анализируя всю программу в целом, мы обнаружим, что четыре использовавшихся в ней слова (Program, const, begin и end) являются зарезервированными. Слово WriteLn, как уже отмечалось, не относится к зарезервированным, но вряд ли может возникнуть необходимость переопределить его, так как в этом случае программа лишится мощного и удобного средства вывода данных. Два слова My_First_Program и Text служат идентификаторами (именами) некоторых объектов программы. Программист может использовать в качестве идентификаторов любые последовательности символов, которые удовлетворяют следующим ограничениям: идентификатор может состоять из букв латинского алфавита, цифр, знака подчеркивания; никакие другие символы в идентификаторе недопустимы; идентификатор не может начинаться с цифры; идентификатор не может совпадать ни с одним из зарезервированных слов; длина идентификатора может быть произвольной, но значащими считаются первые 63 символа.

const содержит единственное зарезервированное слово const, означающее, что далее будут описаны одна или несколько констант (CONSTants - константы). Константами в языке считаются такие объекты программы, которые не могут изменять своего значения.

Типы данных INTEGER - целочисленные данные, во внутреннем представлении занимают 2 байта; диапазон возможных значений - от до ; данные представляются точно; REAL - вещественные данные, занимают 6 байт; диапазон возможных значений модуля - от 2.9Е-39 до 1.7Е+38; точность представления данных значащих цифр; CHAR - символ, занимает 1 байт; STRING - строка символов, занимает МАХ+1 байт, где МАХ - максимальное число символов в строке; BOOLEAN - логический тип, занимает 1 байт и имеет два значения: FALSE (ложь) и TRUE (истина).

При описании переменных за идентификатором ставятся двоеточие и имя типа. Несколько однотипных переменных можно объединять в список, разделяя их запятыми. В начале раздела описания переменных должно стоять зарезервированное слово VAR (VARiables - переменные). Например: var sigma :Real; а,b,с,d :Char; textl :String[15]; text2 :String; flag :Boolean;.

Пример 2 Program Input_0utput; {Программа вводит два целых числа и выводит частное от деления 1-го на 2-е} var n1,n2 : Integer; {n1 и n2 - вводимые целые} х : Real; {x - результат} BEGIN Write( 'n1 = '); {Сообщаем о вводе n1} ReadLn (n1) ; {Вводим n1} Write ( 'n2 = '); {Сообщаем о вводе п 2} ReadLn (n2); {Вводим п 2} x := n1/n2; {Находим результат} WriteLn('n1/n2 =',х); {Выводим его} END.