Урок №18

Формальное исполнение алгоритма.

Формальное исполнение алгоритма — это исполнение, при котором исполнитель не имеет представления о цели выполнения алгоритма. Он должен строго и точно выполнять действия, предписанные алгоритмом, не понимая, зачем и почему это надо делать.

Такое исполнение позволяет передать исполнение алгоритма автомату.

Шаг алгоритма – это каждое отдельное действие алгоритма.

Исполнитель – это объект, умеющий выполнять определенный набор действий. Исполнителем может быть человек, робот, животное, компьютер.

Система команд исполнителя (СКИ) – это все команды, которые исполнитель умеет выполнять. Среда исполнителя – обстановка, в которой функционирует исполнитель.

Любой результат деятельности человека – последовательность выполнения совокупности действий. Вопрос лишь в том, насколько оптимально подобное решение задачи. Получается что, продумывая ход решения задачи, можно найти оптимальную последовательность действий. Это означает, что нужно не просто решить задачу, а решить её с минимальными затратами.

Любой алгоритм должен быть построен с соблюдением определенных правил, согласованных с его свойствами. Основные свойства алгоритма: дискретность, точность, понятность, результативность, массовость, выполнимость.

• дискретность – разбиение алгоритма на последовательность отдельных законченных действий.
• детерминированность (точность) – строго определённая последовательность шагов. В одном случае задаются номера строк, но даже при отсутствии нумерации предполагается строгая последовательность выполняемых действий.
• понятность – однозначное понимание исполнителем каждого шага алгоритма.
• результативность – получение из исходных данных результата за конечное число шагов.
• массовость – возможность применения алгоритма для решения целого класса однотипных задач.
• выполнимость – алгоритм должен содержать команды, входящие в систему команд исполнителя.

Прежде чем писать алгоритм нужно выяснить, возможно ли решение данной группы задач с помощью строго заданного алгоритма, в противном случае подобные алгоритмы относят к неразрешимым алгоритмам.

— Кто может быть исполнителем алгоритма? (Человек, компьютер, робот, автомат, механическое устройство и т.д.)

Исполнитель – объект или субъект, выполняющий инструкции, предписания алгоритма, программы, последовательности команд.

Между человеком и автоматическим устройством есть существенная разница. Если для человека имеют значения не только указания, которые даны  в алгоритме, но и большой фактор заложен в степени эмоциональности изложения, то для компьютера или другого устройства важно лишь – понимает он заданную команду или нет. Выполнив необходимые действия, автоматическое устройство прекращает работу. Поэтому исполнителя, выполняющего команды определённого алгоритма без анализа действий и ситуации, называют формальным исполнителем.

Формальное исполнение алгоритма и предполагает, что могут быть созданы  технические устройства, которые выполняют алгоритм, не вникая в содержание поставленной задачи, а только строго выполняя последовательность действий, описанных в алгоритме.

Для представления алгоритмов используют несколько способов:

• словесный;
• графический;
• с помощью алгоритмического языка.

Самый простой способ – словесный. При данном способе в каждой строке перечисляется определённая команда, последовательное выполнение команд приводит исполнителя к нужному результату. Посмотрим на примере алгоритма «Заварка чая»:

1. вскипятить воду;
2. окатить заварочный чайник кипятком;
3. засыпать заварку в чайник;
4. залить кипятком;
5. закрыть крышкой;
6. накрыть полотенцем.

Составьте алгоритм «Соберись в школу» используя в правильном порядке следующие команды алгоритма: позавтракай, сделай зарядку, собери портфель, встань, оденься, умойся. (Проверка алгоритма)

Почему у вас получились такие разные алгоритмы? (Каждый ученик по-разному собирается в школу). И каждый из вас продумывал свою оптимальную последовательность действий для решения поставленной задачи.

Мы записали словесный алгоритм с помощью действий.

Второй способ  представления алгоритма – графический. При графическом описании алгоритма могут использоваться условные обозначения.

Выполним алгоритм «Рисование фигуры» (один ученик выполняет у доски).

— Поставьте точку.

— Проведите 1 клетку вправо, 2 клетки вниз, 3 клетки вправо, 1 клетку вверх, 1 клетку вправо, 4 клетки вниз, 2 клетки влево, 1 клетку вверх, 1 клетку влево, 1 клетку вниз, 2 клетки влево, 2 клетки вверх, 2 клетки влево, 2 клетки вверх, 2 клетки вправо, 1 клетку вверх.

Физкультминутка.

Запишем этот алгоритм с помощью условных обозначений. Направление рисования собаки можно задать в виде стрелок:

вправо

влево

вверх

вниз

— Запишите алгоритм таким способом.

При графическом описании алгоритма могут использоваться геометрические фигуры для обозначения каких-либо команд, называемых блоками.

Блок – геометрическая фигура для обозначения каких-либо команд при графическом описании алгоритма.

Каждый блок соответствует конечному этапу процесса. Внутри каждого блока даётся описание тех операций, которые необходимо выполнить. Рассмотрим каждый блок:

Блок начала и конца

Блок ввода-вывода данных

Функциональный блок

Блок условия

Схемы строятся в соответствии с заданной задачей, в которой с помощью стрелок отслеживается направление движения по алгоритму. Блок-схема позволяет сделать алгоритм более наглядным и выделяет в алгоритме основные алгоритмические структуры (линейная, ветвление, выбор и цикл). Если исполнителем алгоритма является человек, то он может по блок-схеме легко проследить выполнение алгоритма.

Рассмотрим сказанное на примере решения задачи.

Задача: определить расстояние, пройденное человеком, если известно время движения, а так же известно, что движение было равномерным.

Условия задачи: заданы скорость движения и время.

Решите следующую задачу самостоятельно: Представить схематически алгоритм решения задачи по нахождению периметра прямоугольника.

И немного теории