ПОНЯТИЕ АЛГОРИТМА. СВОЙСТВА АЛГОРИТМА. ВИДЫ АЛГОРИТМОВ. СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ АЛГОРИТМОВ
Алгоритмом называется точное и понятное предписаниe исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи. Слово «алгоритм» происходит от имени математика Аль Хорезми, который сформулировал правила выполнения арифметических действий. Первоначально под алгоритмом понимали только правила выполнения четырех арифметических действий над числами. В дальнейшем это понятие стали использовать вообще для обозначения последовательности действий, приводящих к решению любой поставленной задачи. Говоря об алгоритме вычислительного процесса, необходимо понимать, что объектами, к которым применялся алгоритм, являются данные. Алгоритм решения вычислительной задачи представляет собой совокупность правил преобразования исходных данных в результатные.
Основными свойствами алгоритма являются:
Алгоритм должен быть формализован по некоторым правилам посредством конкретных изобразительных средств. К ним относятся следующие способы записи алгоритмов: словесный, формульно-словесный, графический, язык операторных схем, алгоритмический язык.
Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический (блок-схемный) способ записи алгоритмов.
Блок-схемой называется графическое изображение логической структуры алгоритма, в котором каждый этап процесса обработки информации представляется в виде геометрических символов (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых операций. Перечень символов, их наименование, отображаемые ими функции, форма и размеры определяются ГОСТами.
При всем многообразии алгоритмов решения задач в них можно выделить три основных вида вычислительных процессов:
Линейным называется такой вычислительный процесс, при котором все этапы решения задачи выполняются в естественном порядке следования записи этих этапов.
Ветвящимся называется такой вычислительный процесс, в котором выбор направления обработки информации зависит от исходных или промежуточных данных (от результатов проверки выполнения какого-либо логического условия).
Циклом называется многократно повторяемый участок вычислений. Вычислительный процесс, содержащий один или несколько циклов, называется циклическим . По количеству выполнения циклы делятся на циклы с определенным (заранее заданным) числом повторений и циклы с неопределенным числом повторений. Количество повторений последних зависит от соблюдения некоторого условия, задающего необходимость выполнения цикла. При этом условие может проверяться в начале цикла - тогда речь идет о цикле с предусловием, или в конце - тогда это цикл с постусловием.
>> Типы алгоритмов
В алгоритмах команды записываются друг за другом в определенном порядке. Выполняются они не обязательно в записанной последовательности: в зависимости от порядка выполнения команд можно выделить три типа алгоритмов:
Линейные алгоритмы;
алгоритмы с ветвлениями;
алгоритмы с повторениями.
Линейные алгоритмы
В котором команды выполняются в порядке их записи, то есть последовательно друг за другом, называется линейным.
Например, линейным является следующий алгоритм посадки дерева:
1) выкопать в земле ямку;
2) опустить в ямку саженец;
3) засыпать ямку с саженцем землей;
4) полить саженец водой.
С помощью блок-схемы данный алгоритм можно изобразить так:
Алгоритмы о ветвлениями
Ситуации, когда заранее известна последовательность требуемых действий, встречаются крайне редко. В жизни часто приходится принимать решение в зависимости от сложившейся обстановки. Если идет дождь, мы берем зонт и надеваем плащ; если жарко, надеваем легкую одежду. Встречаются и более сложные условия выбора. В некоторых случаях от выбранного решения зависит дальнейшая судьба человека.
Логику принятия решения можно описать так:
ЕСЛИ <условие> ТО <действия 1> ИНАЧЕ <действия 2>
Примеры:
ЕСЛИ хочешь бытьздоров
, ТО закаляйся, ИНАЧЕ валяйся весь день на диване;
ЕСЛИ низко ласточки летают, ТО будет дождь, ИНАЧЕ дождя не будет;
ЕСЛИ уроки выучены, ТО иди гулять, ИНАЧЕ учи уроки.
В некоторых случаях <действия 2> могут отсутствовать;
ЕСЛИ <условие> ТО <действия 1>
Пример :
ЕСЛИ назвался груздем, ТО полезай в кузов.
Форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения некоторого условия совершается одна или другая последовательность шагов, называется ветвлением.
Изобразим в виде блок-схемы последовательность действий ученика 6 класса Мухина Васи, которую он представляет себе так: "Если Павлик дома, будем решать задачи по математике. В противном случае следует позвонить Марине и вместе готовить доклад по биологии. Если же Марины нет дома, то надо сесть за сочинение."
А вот так, с помощью блок-схемы можно очень наглядно представить рассуждения при решении следующей задачи.
Из трёх монет одинакового достоинства одна фальшивая (более легкая). Как ее найти с помощью одного взвешивания на чашечных весах без гирь?
Алгоритмы с повторениями
На практике часто встречаются задачи, в которых одно или несколько действий бывает необходимо повторить несколько раз, пока соблюдается некоторое заранее установленное условие.
Алгоритм, содержащий циклы , называется циклическим алгоритмом или алгоритмом с повторениями.
Ситуация, при которой выполнение цикла никогда не заканчивается, называется зацикливанием. Следует разрабатывать алгоритмы, не допускающие таких ситуаций.
Рассмотрим пример из математики.
Натуральное число называют простым, если оно имеет только два делителя: единицу и само это число1.
2, 3, 5, 7 - простые числа; 4, 6, 8 - нет. В III веке до нашей эры греческий математик Эратосфен предложил следующий алгоритм для нахождения всех простых чисел, меньших заданного числа n:
1) выписать все натуральные числа от 1 до n;
2) вычеркнуть 1;
3) подчеркнуть наименьшее из неотмеченных чисел;
4) вычеркнуть все числа, кратные подчеркнутому на предыдущем шаге;
5) если в списке имеются неотмеченные числа, то перейти к шагу 3, в противном случае все подчеркнутые числа - простые.
Это циклический алгоритм. При его выполнении повторение шагов 3-5 происходит, пока в исходном списке остаются неотмеченные числа.
Вот так выглядит блок-схема действий школьника, которому перед вечерней прогулкой следует выполнить домашнее задание по математике:
Напомним, что число 1 не относят ни к составным (имеющим более двух делителей), ни к простым числам.
Самое главное
В зависимости от порядка выполнения команд можно выделить три типа алгоритмов:
> линейные алгоритмы;
> алгоритмы с ветвлениями;
> алгоритмы с повторениями.
Алгоритм, в котором команды выполняются в порядке их записи, то есть последовательно друг за другом, называется линейным.
Форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения некоторого условия совершается одна или другая последовательность шагов, называется ветвлением.
Форма организации действий, при которой выполнение одной и той же последовательности команд повторяется, пока выполняется некоторое заранее установленное условие, называется циклом (повторением).
Вопросы и задания
1. Какие алгоритмы называют линейными?
2. Приведите пример линейного алгоритма,
3. Исполнитель «Вычислитель» умеет выполнять только две команды: умножать на 2 и прибавлять Придумайте для него наиболее короткий план получения из О числа 50.
4. Какая форма организации действий называется ветвлением?
5. Какие условия должна была выполнить героиня скази «Гуси-лебеди»?
6. Приведите пример алгоритма, содержащего ветвление»
7. Прочитайте отрывок из стихотворения Дж. Родари «Чем пахнут ремесла?»:
У каждого дела запах особый:
В булочной пахнет тестом и сдобой.
Мимо столярной идешь мастерской -
Стружкою пахнет и свежей доской.
Пахнет маляр скипидаром и краской.
Пахнет стекольщик оконной замазкой.
Куртка шофера пахнет бензином,
Блуза рабочего - маслом машинным.
Перефразируйте
о профессиях с помощью слов «ЕСЛИ... ТО»/
8. Вспомните, герои каких русских народных сказок совершают выбор, определяющий их судьбу.
9. Из 9 монет одинакового достоинства одна фальшивая (более легкая). За сколько взвешиваний на чашечных весах без гирь вы можете ее определить?
10. Какая форма организации действий называется повторением?
11. Приведите пример алгоритма, содержащего повторение.
12. В каких известных вам литературных произведениях имеет место циклическая форма организации действий?
13. Где окажется исполнитель, выполнивший 16 раз подряд следующую группу команд?
пройти 10 метров вперед
повернуть на 90° по часовой стрелке
14. Какую группу действий и сколько раз следует повторить при решении следующей задачи?
Сорок солдат подошли к реке, по которой на лодке катаются двое мальчиков. Как солдатам переправиться на другой берег, если лодка вмещает только одного солдата либо двух мальчиков, а солдата и мальчика уже не вмещает?
15. Вспомните задачу о Вычислителе, умеющем только умножать на 2 и прибавлять 1. Разрабатывать для него рациональные алгоритмы будет значительно проще, если воспользоваться следующей блок-схемой:
Используя эту блок-схему, разработайте рациональные алгоритмы получения из числа 0 чисел 1024 и 500.
Босова Л. Л. Информатика: Учебник для 6 класса / Л. Л. Босова. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 208 с.: ил.
Содержание урока конспект урока и опорный каркас презентация урока интерактивные технологии акселеративные методы обучения Практика тесты, тестирование онлайн задачи и упражнения домашние задания практикумы и тренинги вопросы для дискуссий в классе Иллюстрации видео- и аудиоматериалы фотографии, картинки графики, таблицы, схемы комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты Дополнения рефераты шпаргалки фишки для любознательных статьи (МАН) литература основная и дополнительная словарь терминов Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике замена устаревших знаний новыми Только для учителей календарные планы учебные программы методические рекомендацииМогут быть простыми, сложными, однако у всех из них есть общие черты. Вот по этим чертам и принято выделять три типа алгоритмов, с которыми мы и познакомимся.
В алгоритмах команды записываются друг за другом в определенном порядке. Выполняются они не обязательно в записанной последовательности. Могут существовать внутренние отсылки к различным командам.
Вообще, выполнение команд по алгоритму чем-то напоминает настольные игры, в которых участники по очереди бросают кубики и ходят по полям. Причем на полях могут быть комментарии в стиле: «Вернитесь на 2 клетки назад» или «Пройдите на 5 клеток вперед»
Более сложной моделью выполнения алгоритма является известная игра «Монополия» или «Менеджер»
Существенное отличие этой игры от простого выполнения алгоритма состоит в том, что конечной целью участников является не прохождение пути, а накопление денег при помощи определенных действий.
В зависимости от порядка выполнения команд можно выделить три типа алгоритмов:
Линейные алгоритмы;
Алгоритмы с ветвлениями;
Алгоритмы с повторениями.
«Монополия»
«Монополия» относится к одной из самых популярных настольных игр. Ее правила достаточно просты и понятны каждому, кто хоть раз в нее играл.
На момент старта игроки обладают равным количеством наличных денег. Бросая кубики и передвигая свои фишки по закольцованному игровому полю, они приобретают участки недвижимости разных цветов. Оказавшись на приобретенном противником участке, игрок обязан выплатить тому установленную арендную плату. Выкупив все участки одной цветовой группы, участник может строить на них дома и отели, которые увеличивают размеры аренды. Цель всего происходящего банальна – разорить всех соперников.
Согласно официальным источникам – компании Parker Brothers, с 1935 года и по сей день выпускающей «Монополию», – легендарная настольная игра появилась на свет следующим образом. В 1934 году безработный инженер Чарльз Дарроу предложил вышеуказанной конторе выпустить придуманную им игру о торговле недвижимостью.
Обнаружив в настольной игре 52 дизайнерские ошибки, братья Паркеры отказали изобретателю. Тот с чисто американской предприимчивостью отправился в типографию, заказал 5 тысяч экземпляров игры и довольно быстро их распродал. Осознав, что прибыль утекает прямо у них из-под носа, Parker Brothers спешно приобрели права на «Монополию», и уже в следующем году она стала самой продаваемой настольной игрой в США, а Дарроу – живым воплощением американской мечты.
Однако вместе с тем известны и более ранние игры, поразительно напоминающие «Монополию». Выходит, Дарроу просто оказался первым, кто подсуетился и получил патент на «народную» забаву? И да, и нет. Расследования последних лет проливают свет на тайну происхождения «Монополии».
Во второй половине позапрошлого века в Соединенных Штатах жил и работал политэкономист Генри Джордж. Он предлагал заменить все поборы одним-единственным налогом – на землю. Проникшись его идеями, в январе 1904 года Мэги получает патент на настольную игру The Landlord’s Game, которая и правилами, и внешним видом напоминает нынешнюю «Монополию». Считается, что «Игра владельца земли» обладала двумя вариантами правил: сыграв партию по действующим законам налогообложения, игроки переходили к модели, предложенной Джорджем, – и якобы убеждались в ее необходимых преимуществах. Таким образом, игра была не развлечением, но инструментом идеологической борьбы.
До массового производства дело не дошло, зато The Landlord’s Game постепенно распространилась по Северной Америке в кустарных копиях. Всплеск интереса к настольной игре пришелся на годы Великой депрессии: тысячи безработных были рады вообразить себя денежными мешками хотя бы за игровым столом. Появление предприимчивого человека вроде Чарльза Дарроу стало делом нескольких месяцев – и он появился, на многие десятилетия присвоив славу единоличного изобретателя «Монополии».
Нашлись, конечно, и те, кто счел должным урвать кусок у правообладателей. Нелицензионные «Монополии» наводнили Китай. И в нашей стране выпускались и выпускаются стройные ряды клонов – «Маклер», «Кооператив», «Менеджер»
В свете недавнего переосмысления роли Дэрроу в создании «Монополии» и истечения действия авторских прав засудить такие компании не получится. Даже если предположить, что никакой Элизабет Мэги на свете не было, правила «Монополии» давно перешли в общественное достояние. Впрочем, часть патента Hasbro все еще держит при себе: дизайн фишек, графическое оформление, последовательность клеток на игровом поле.
Алгоритм, в котором команды выполняются в порядке их записи, то есть последовательно друг за другом, называется линейным.
Например, линейным является следующий алгоритм замены перегоревшей лампочки:
1. выключить выключатель света;
2. выкрутить перегоревшую лампочку;
3. вкрутить новую лампочку;
4. включить выключатель, чтобы проверить, что лампочка горит.
Ситуации, когда заранее известна последовательность требуемых действий, встречаются крайне редко. В жизни часто приходится принимать решение в зависимости от сложившейся обстановки. Если идет дождь, мы берем зонт и надеваем плащ; если жарко, надеваем легкую одежду. Встречаются и более сложные условия выбора. В некоторых случаях от выбранного решения зависит дальнейшая судьба человека.
Логику принятия решения можно описать так:
ЕСЛИ <условие>, ТО <действия 1>,
ИНАЧЕ <действия 2>
ЕСЛИ будут деньги, ТО купи хлеба, ИНАЧЕ не покупай.
ЕСЛИ будешь сегодня в центре, ТО набери меня, ИНАЧЕ не набирай.
ЕСЛИ уроки выучены, ТО иди гулять, ИНАЧЕ учи уроки.
В некоторых случаях <действия 2> могут отсутствовать. Это может быть связано как с его очевидностью (как, например, в первом примере – понятно, что если у тебя нет денег, то хлеба ты купить просто не сможешь), так и с отсутствием необходимости в нем.
ЕСЛИ <условие>, ТО <действия 1>
ЕСЛИ назвался груздем, ТО полезай в кузов.
ЕСЛИ хочешь быть здоров, ТО закаляйся.
Форма организации действий, при которой в зависимости от выполнения или невыполнения некоторого условия совершается либо одна, либо другая последовательность действий, называется ветвлением.
Изобразим в виде блок-схемы последовательность действий ученика 6 класса, забывшего ключи от квартиры, которую он представляет себе так: «Если мама дома, то я приду и сяду делать домашнее задание. Если мамы дома нет, то я пойду поиграть с друзьями в футбол, пока не придет мама. Если друзей на улице не будет, то покатаюсь на качелях до тех пор, пока не придет мама».
Необходимые и достаточные условия
Мы уже обсуждали с вами, что существуют необходимые и достаточные условия.
Примером необходимого условия может служить такое:
Чтобы стать врачом, необходимо получить медицинское образование.
Условие наличия медицинского образования является необходимым для работы врачом, однако не является достаточным. Действительно, не все выпускники медицинских вузов становятся врачами.
Примером достаточного условия может стать такое:
Для того чтобы стало прохладнее, достаточно включить кондиционер.
Это условие является достаточным: если включить кондиционер, то действительно станет прохладнее. Однако это условие не является необходимым, ведь для достижения той де цели можно включить вентилятор, открыть окно и т. п.
Конечно же, существуют необходимые и достаточные условия одновременно (такие условия называются равносильными). Например:
Для того чтобы наступило лето, необходимо и достаточно, чтобы закончилась весна.
Действительно, если весна закончилась, то наступает лето, а если весна не закончилась, то лето наступить не может. То есть условия окончания весны и начала лета являются равносильными.
Понятия необходимого, достаточного и равносильного условий очень важны в таком разделе математики, как математическая логика. К тому же, они очень часто встречаются при доказательстве различных теорем.
На практике часто встречаются задачи, в которых одно или несколько действий бывает необходимо повторить несколько раз, пока соблюдается некоторое заранее установленное условие.
Например, если вам необходимо перебрать ящик с яблоками, чтобы отделить гнилые от спелых, то нам необходимо повторять следующие действия:
1. Взять яблоко.
2. Посмотреть, не гнилое ли оно.
3. Если гнилое – выбросить, если нет – переложить в другой ящик.
Выполнять этот набор действий необходимо до тех пор, пока не закончатся яблоки в ящике.
Форма организации действий, при которой выполнение одной и той же последовательности действий повторяется, пока выполняется некоторое заранее установленное условие, называется циклом (повторением).
Ситуация, при которой выполнение цикла никогда не заканчивается, называется зацикливанием.
Следует разрабатывать алгоритмы, не допускающие таких ситуаций.
Рассмотрим алгоритм работы будильника на телефоне, который должен зазвонить в 8:00 утра, а затем звонить через каждые 10 минут, до тех пор пока его не выключат.
В этом случае его блок-схема выглядит так: (блок-схему (рис. 9.) см. в конце конспекта)
На этом уроке мы обсудили три типа алгоритмов – линейные алгоритмы, алгоритмы с ветвлениями и алгоритмы с повторениями.
На следующем уроке мы на практике обсудим составление алгоритмов.
Решето Эратосфена
Вспомним определение простого натурального числа.
Натуральное число называют простым, если оно имеет только два делителя: единицу и само это число. Остальные числа называются составными. При этом число 1 не является ни простым, ни составным.
Примеры простых чисел: 2, 3, 5, 7.
Примеры составных чисел: 4, 6, 8.
В III веке до нашей эры греческий математик Эратосфен предложил следующий алгоритм для нахождения всех простых чисел, меньших заданного числа п:
1. выписать все натуральные числа от 1 до n;
2. вычеркнуть 1;
3. подчеркнуть наименьшее из неотмеченных чисел;
4. вычеркнуть все числа, кратные подчеркнутому на предыдущем шаге числу;
5. если в списке имеются неотмеченные числа, то перейти к шагу 3, в противном случае все подчеркнутые числа – простые.
Это циклический алгоритм. При его выполнении повторение шагов 3–5 происходит, пока в исходном списке остаются неотмеченные числа.
Рассмотрим результат этого алгоритма. Выпишем все простые числа от 1 до 25.
Выпишем числа от 1 до 25.
Вычеркнем 1. Теперь подчеркнем двойку. Вычеркнем все четные числа.
Так как не все числа отмечены, то подчеркиваем 3. Теперь вычеркиваем все числа, которые делятся на 3.
Так как не все числа отмечены, то подчеркиваем 5. Теперь вычеркиваем число 25.
Так как не все числа отмечены, то подчеркиваем 7.
Вычеркнуть ничего нельзя, но не все числа отмечены, поэтому подчеркиваем 11.
Вычеркнуть ничего нельзя, но не все числа отмечены, поэтому подчеркиваем 13. Снова нельзя ничего вычеркнуть – подчеркиваем 17, затем 19 и 23.
Теперь все числа отмечены.
Получаем простые числа: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23.
1. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 6 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.
2. Босова Л.Л. Информатика: Рабочая тетрадь для 6 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.
3. Босова Л.Л., Босова А.Ю. Уроки информатики в 5-6 классах: Методическое пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.
Алгоритмы могут быть простыми, сложными, однако у всех из них есть общие черты. Вот по этим чертам и принято выделять три типа алгоритмов, с которыми мы и познакомимся.
В алгоритмах команды записываются друг за дру-гом в определенном порядке. Выполняются они не обязательно в записанной последовательности. Могут существовать внутренние отсылки к различным командам.
Вообще, выполнение команд по алгоритму чем-то напоминает настольные игры, в которых участники по очереди бросают кубики и ходят по полям. Причем на полях могут быть комментарии в стиле: «Вернитесь на 2 клетки назад» или «Пройдите на 5 клеток вперед» (рис. 1).
Рис. 1. Настольная игра ()
Более сложной моделью выполнения алгоритма является известная игра «Монополия» или «Менеджер» (рис. 2).
Рис. 2. Игра «Монополия» ()
Существенное отличие этой игры от простого выполнения алгоритма состоит в том, что конечной целью участников является не прохождение пути, а накопление денег при помощи определенных действий.
В зави-симости от порядка выполнения команд можно выде-лить три типа алгоритмов:
Линейные алгоритмы;
Алгоритмы с ветвлениями;
Алгоритмы с повторениями.
«Монополия»
«Монополия» относится к одной из самых популярных настольных игр. Ее правила достаточно просты и понятны каждому, кто хоть раз в нее играл (рис. 4).
Рис. 4. Игра «Монополия» ()
На момент старта игроки обладают равным количеством наличных денег. Бросая кубики и передвигая свои фишки по закольцованному игровому полю, они приобретают участки недвижимости разных цветов. Оказавшись на приобретенном противником участке, игрок обязан выплатить тому установленную арендную плату. Выкупив все участки одной цветовой группы, участник может строить на них дома и отели, которые увеличивают размеры аренды. Цель всего происходящего банальна - разорить всех соперников.
Согласно официальным источникам - компании Parker Brothers, с 1935 года и по сей день выпускающей «Монополию», - легендарная настольная игра появилась на свет следующим образом. В 1934 году безработный инженер Чарльз Дарроу (рис. 5) предложил вышеуказанной конторе выпустить придуманную им игру о торговле недвижимостью.
Рис. 5. Чарльз Дарроу ()
Обнаружив в настольной игре 52 дизайнерские ошибки, братья Паркеры отказали изобретателю. Тот с чисто американской предприимчивостью отправился в типографию, заказал 5 тысяч экземпляров игры и довольно быстро их распродал. Осознав, что прибыль утекает прямо у них из-под носа, Parker Brothers спешно приобрели права на «Монополию», и уже в следующем году она стала самой продаваемой настольной игрой в США, а Дарроу - живым воплощением американской мечты.
Однако вместе с тем известны и более ранние игры, поразительно напоминающие «Монополию». Выходит, Дарроу просто оказался первым, кто подсуетился и получил патент на «народную» забаву? И да, и нет. Расследования последних лет проливают свет на тайну происхождения «Монополии».
Во второй половине позапрошлого века в Соединенных Штатах жил и работал политэкономист Генри Джордж. Он предлагал заменить все поборы одним-единственным налогом - на землю. Проникшись его идеями, в январе 1904 года Мэги получает патент на настольную игру The Landlord’s Game, которая и правилами, и внешним видом напоминает нынешнюю «Монополию». Считается, что «Игра владельца земли» обладала двумя вариантами правил: сыграв партию по действующим законам налогообложения, игроки переходили к модели, предложенной Джорджем, - и якобы убеждались в ее необходимых преимуществах. Таким образом, игра была не развлечением, но инструментом идеологической борьбы.
До массового производства дело не дошло, зато The Landlord’s Game постепенно распространилась по Северной Америке в кустарных копиях. Всплеск интереса к настольной игре пришелся на годы Великой депрессии: тысячи безработных были рады вообразить себя денежными мешками хотя бы за игровым столом. Появление предприимчивого человека вроде Чарльза Дарроу стало делом нескольких месяцев - и он появился, на многие десятилетия присвоив славу единоличного изобретателя «Монополии».
Нашлись, конечно, и те, кто счел должным урвать кусок у правообладателей. Нелицензионные «Монополии» наводнили Китай. И в нашей стране выпускались и выпускаются стройные ряды клонов - «Маклер», «Кооператив», «Менеджер» (рис. 6)...
Рис. 6. Игра «Менеджер» ()
В свете недавнего переосмысления роли Дэрроу в создании «Монополии» и истечения действия авторских прав засудить такие компании не получится. Даже если предположить, что никакой Элизабет Мэги на свете не было, правила «Монополии» давно перешли в общественное достояние. Впрочем, часть патента Hasbro все еще держит при себе: дизайн фишек, графическое оформление, последовательность клеток на игровом поле.
Алгоритм, в котором команды выполняются в по-рядке их записи, то есть последовательно друг за дру-гом, называется линейным .
Рис. 3. Лампочка ()
Например, линейным является следующий алго-ритм замены перегоревшей лампочки (рис. 3):
1. выключить выключатель света;
2. выкрутить перегоревшую лампочку;
3. вкрутить новую лампочку;
4. включить выключатель, чтобы проверить, что лампочка горит.
С помощью блок-схемы данный алгоритм можно изобразить так:
(блок-схему (рис. 7.) см. в конце конспекта)
Ситуации, когда заранее известна последователь-ность требуемых действий, встречаются крайне редко. В жизни часто приходится принимать решение в за-висимости от сложившейся обстановки. Если идет дождь, мы берем зонт и надеваем плащ; если жарко, надеваем легкую одежду. Встречаются и более слож-ные условия выбора. В некоторых случаях от выбран-ного решения зависит дальнейшая судьба человека.
Логику принятия решения можно описать так:
ЕСЛИ <условие>, ТО <действия 1>,
ИНАЧЕ <действия 2>
ЕСЛИ будут деньги, ТО купи хлеба, ИНАЧЕ не покупай.
ЕСЛИ будешь сегодня в центре, ТО набери меня, ИНАЧЕ не набирай.
ЕСЛИ уроки выучены, ТО иди гулять, ИНАЧЕ учи уроки.
В некоторых случаях <действия 2> могут отсут-ствовать. Это может быть связано как с его очевидностью (как, например, в первом примере - понятно, что если у тебя нет денег, то хлеба ты купить просто не сможешь), так и с отсутствием необходимости в нем.
ЕСЛИ <условие>, ТО <действия 1>
ЕСЛИ назвался груздем, ТО полезай в кузов.
ЕСЛИ хочешь быть здоров, ТО закаляйся.
Форма организации действий, при которой в зави-симости от выполнения или невыполнения некоторого условия совершается либо одна, либо другая последо-вательность действий, называется ветвлением .
Изобразим в виде блок-схемы последовательность действий ученика 6 класса, забывшего ключи от квартиры, которую он представляет себе так: «Если мама дома, то я приду и сяду делать домашнее задание. Если мамы дома нет, то я пойду поиграть с друзьями в футбол, пока не придет мама. Если друзей на улице не будет, то покатаюсь на качелях до тех пор, пока не придет мама».
(блок-схему (рис. 8.) см. в конце конспекта)
Необходимые и достаточные условия
Мы уже обсуждали с вами, что существуют необходимые и достаточные условия.
Примером необходимого условия может служить такое:
Чтобы стать врачом, необходимо получить медицинское образование.
Условие наличия медицинского образования является необходимым для работы врачом, однако не является достаточным. Действительно, не все выпускники медицинских вузов становятся врачами.
Примером достаточного условия может стать такое:
Для того чтобы стало прохладнее, достаточно включить кондиционер.
Это условие является достаточным: если включить кондиционер, то действительно станет прохладнее. Однако это условие не является необходимым, ведь для достижения той де цели можно включить вентилятор, открыть окно и т. п.
Конечно же, существуют необходимые и достаточные условия одновременно (такие условия называются равносильными ). Например:
Для того чтобы наступило лето, необходимо и достаточно, чтобы закончилась весна.
Действительно, если весна закончилась, то наступает лето, а если весна не закончилась, то лето наступить не может. То есть условия окончания весны и начала лета являются равносильными.
Понятия необходимого, достаточного и равносильного условий очень важны в таком разделе математики, как математическая логика. К тому же, они очень часто встречаются при доказательстве различных теорем.
На практике часто встречаются задачи, в которых одно или несколько действий бывает необходимо по-вторить несколько раз, пока соблюдается некоторое за-ранее установленное условие.
Например, если вам необходимо перебрать ящик с яблоками, чтобы отделить гнилые от спелых, то нам необходимо повторять следующие действия:
1. Взять яблоко.
2. Посмотреть, не гнилое ли оно.
3. Если гнилое - выбросить, если нет - переложить в другой ящик.
Выполнять этот набор действий необходимо до тех пор, пока не закончатся яблоки в ящике.
Форма организации действий, при которой выпол-нение одной и той же последовательности действий по-вторяется, пока выполняется некоторое заранее уста-новленное условие, называется циклом (повторением) .
Ситуация, при которой выполнение цикла никогда не заканчивается, называется зацикливанием .
Следует разрабатывать алгоритмы, не допускающие таких си-туаций.
Рассмотрим алгоритм работы будильника на телефоне, который должен зазвонить в 8:00 утра, а затем звонить через каждые 10 минут, до тех пор пока его не выключат.
В этом случае его блок-схема выглядит так: (блок-схему (рис. 9.) см. в конце конспекта)
На этом уроке мы обсудили три типа алгоритмов - линейные алгоритмы, алгоритмы с ветвлениями и алгоритмы с повторениями.
На следующем уроке мы на практике обсудим составление алгоритмов.
Решето Эратосфена
Вспомним определение простого натурального числа.
Натуральное число называют простым, если оно имеет только два делителя: единицу и само это число. Остальные числа называются составными . При этом число 1 не является ни простым, ни составным.
Примеры простых чисел: 2, 3, 5, 7.
Примеры составных чисел: 4, 6, 8.
В III веке до нашей эры греческий математик Эратос-фен предложил следующий алгоритм для нахождения всех простых чисел, меньших заданного числа п:
1. выписать все натуральные числа от 1 до n ;
2. вычеркнуть 1;
3. подчеркнуть наименьшее из неотмеченных чисел;
4. вычеркнуть все числа, кратные подчеркнутому на предыдущем шаге числу;
5. если в списке имеются неотмеченные числа, то пе-рейти к шагу 3, в противном случае все подчеркну-тые числа - простые.
Это циклический алгоритм. При его выполнении повторение шагов 3-5 происходит, пока в исходном списке остаются неотмеченные числа.
Рассмотрим результат этого алгоритма. Выпишем все простые числа от 1 до 25.
Выпишем числа от 1 до 25.
Вычеркнем 1. Теперь подчеркнем двойку. Вычеркнем все четные числа.
Так как не все числа отмечены, то подчеркиваем 3. Теперь вычеркиваем все числа, которые делятся на 3.
Так как не все числа отмечены, то подчеркиваем 5. Теперь вычеркиваем число 25.
Так как не все числа отмечены, то подчеркиваем 7.
Вычеркнуть ничего нельзя, но не все числа отмечены, поэтому подчеркиваем 11.
Вычеркнуть ничего нельзя, но не все числа отмечены, поэтому подчеркиваем 13. Снова нельзя ничего вычеркнуть - подчеркиваем 17, затем 19 и 23.
Теперь все числа отмечены.
Получаем простые числа: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23.
Рис. 7. Блок-схема для смены лампочки
Рис. 8. Блок-схема действий шестиклассника
Рис. 9. Блок-схема работы будильника
Список литературы
1. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 6 класса. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.
2. Босова Л.Л. Информатика: Рабочая тетрадь для 6 класса. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.
3. Босова Л.Л., Босова А.Ю. Уроки информатики в 5-6 классах: Методическое пособие. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.
1. Интернет портал «Наша сеть» ()
2. Интернет портал «Гипермаркет знаний» ()
3. Интернет портал «kaz.docdat.com» ()
Домашнее задание
1. §3.4 (Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 6 класса).
2. Стр. 81 задание 2, 6 (Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 6 класса).
3. Стр. 82 задание 9, 11, 13, 14 (Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 6 класса).
4. * Стр. 83 задание 15 (Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 6 класса).
При изучении информатики немало внимания уделяется изучению алгоритмов и их видам. Не зная основных сведений о них, нельзя написать программу или проанализировать ее работу. Изучение алгоритмов начинается еще в школьном курсе информатики. Сегодня мы рассмотрим понятие алгоритма, свойства алгоритма, виды.
Алгоритм - это определенная последовательность действий, которая приводит к достижению того или иного результата. Составляя алгоритм, детально прописывают каждое действие исполнителя, которое в дальнейшем приведет его к решению поставленной задачи.
Довольно часто алгоритмы используют в математике для решения тех или иных задач. Так, многим известен алгоритм решения квадратных уравнений с поиском дискриминанта.
Прежде чем рассматривать в информатике, необходимо выяснить их основные свойства.
Среди основных свойств алгоритмов необходимо выделить следующие:
Вне зависимости от того, какие виды алгоритмов в информатике вы рассматриваете, существует несколько способов их записи.
Наиболее часто изображают алгоритм в виде блок-схемы, используя специальные обозначения, зафиксированные ГОСТами.
Выделяют три основных схемы:
Наиболее простым в информатике считается Он предполагает последовательность выполнения действий. Приведем наиболее простой пример алгоритма такого вида. Назовем его «Сбор в школу».
1. Встаем, когда звенит будильник.
2. Умываемся.
3. Чистим зубы.
4. Делаем зарядку.
5. Одеваемся.
6. Кушаем.
7. Обуваемся и идем в школу.
8. Конец алгоритма.
Рассматривая виды алгоритмов в информатике, нельзя не вспомнить о разветвляющейся структуре. Данный вид предполагает наличие условия, при котором в случае его выполнения действия выполняются в одном порядке, а в случае невыполнения - в другом.
Например, возьмем следующую ситуацию - переход дороги пешеходом.
1. Подходим к светофору.
2. Смотрим на сигнал светофора.
3. Он должен быть зеленым (это условие).
4. Если условие выполняется, мы переходим дорогу.
4.1 Если нет - ждем, пока загорится зеленый.
4.2 Переходим дорогу.
5. Конец алгоритма.
Изучая виды алгоритмов в информатике, детально следует остановиться на Данный алгоритм предполагает участок вычислений или действий, который выполняется до выполнения определенного условия.
Возьмем простой пример. Если ряд чисел от 1 до 100. Нам необходимо найти все то есть те, которые делятся на единицу и себя. Назовем алгоритм «Простые числа».
1. Берем число 1.
2. Проверяем, меньше ли оно 100.
3. Если да, проверяем простое ли это число.
4. Если условие выполняется, записываем его.
5. Берем число 2.
6. Проверяем, меньше ли оно 100.
7. Проверяем, простое ли оно.
…. Берем число 8.
Проверяем, меньше ли оно 100.
Проверяем, простое ли число.
Нет, пропускаем его.
Берем число 9.
Таким образом перебираем все числа, до 100.
Как видите, шаги 1 - 4 будут повторяться некоторое число раз.
Среди циклических выделяют алгоритмы с предусловием, когда условие проверяется в начале цикла, или с постусловием, когда проверка идет в конце цикла.
Алгоритм может быть и смешанным. Так, он может быть циклическим и разветвленным одновременно. При этом используются разные условия на разных отрезках алгоритма. Такие сложные структуры приеняются при написании сложных программ и игр.
Мы с вами рассмотрели, какие виды алгоритмов есть в информатике. Но мы не рассказали о том, какие обозначения используются при их графической записи.
Мы с вами рассмотрели тему "Алгоритмы, виды, свойства". Информатика уделяет немало времени изучению алгоритмов. Их используют при написании различных программ как для решения математических задач, так и для создания игр и различного рода приложений.
