بيت › الملاحين › تنفيذ الخوارزمية لقرار منفذ محدد. علوم الحاسوب وتكنولوجيا المعلومات. طرق لوصف الخوارزميات

تنفيذ الخوارزمية لقرار منفذ محدد. علوم الحاسوب وتكنولوجيا المعلومات. طرق لوصف الخوارزميات

الكلمات الدالة:

خوارزمية
خصائص الخوارزمية
- السرية
- وضوح
- بالتاكيد
- فعالية
- الطابع الشامل
المنفذ

خصائص المؤدي
- مجموعة من المهام التي يتعين حلها
- الأربعاء
- وضع التشغيل
- نظام الأوامر
التنفيذ الرسمي للخوارزمية

3.1.1. مفهوم الخوارزمية

كل شخص في الحياة اليوميةفي الدراسة أو في العمل، يحل عددًا كبيرًا من المشكلات ذات التعقيد المتفاوت. تتطلب المشاكل المعقدة الكثير من التفكير لإيجاد حل لها؛ يقوم الإنسان بحل المهام البسيطة والمألوفة دون تفكير، بشكل تلقائي. في معظم الحالات، يمكن تقسيم حل كل مشكلة إلى مراحل (خطوات) بسيطة. للعديد من هذه المهام (التثبيت برمجة، تجميع خزانة، إنشاء موقع على شبكة الإنترنت، تشغيل جهاز تقني، شراء تذكرة طيران عبر الإنترنت، وما إلى ذلك) تم تطويرها وعرضها بالفعل تعليمات خطوه بخطوهوالتي، عند تنفيذها باستمرار، يمكن أن تؤدي إلى النتيجة المرجوة.

مثال 1. يتم حل مشكلة "إيجاد الوسط الحسابي لعددين" في ثلاث خطوات:

فكر في رقمين؛
أضف رقمين في الاعتبار؛
قسّم المبلغ الناتج على 2.

مثال 2. تنقسم مهمة "إيداع الأموال في حساب هاتفك" إلى الخطوات التالية:

انتقل إلى محطة الدفع.
اختيار مشغل الاتصالات؛
أدخل رقم الهاتف؛
التحقق من صحة الرقم المدخل؛
أدخل ورقة نقدية في متقبل الفاتورة؛
انتظر رسالة تفيد بإيداع الأموال في حسابك؛
الحصول على الشيك.

مثال 3. يتم عرض مراحل حل المشكلة "ارسم قنفذًا مضحكًا" بيانياً:

إن العثور على الوسط الحسابي وإيداع الأموال في حساب الهاتف ورسم القنفذ هي عمليات مختلفة تمامًا للوهلة الأولى. ولكن لديهم ميزة مشتركة: يتم وصف كل من هذه العمليات من خلال سلسلة من التعليمات الموجزة، والالتزام الصارم الذي يسمح لك بالحصول على النتيجة المطلوبة. تسلسل التعليمات الواردة في الأمثلة 1-3 عبارة عن خوارزميات لحل المشكلات المقابلة. منفذ هذه الخوارزميات هو شخص.

يمكن أن تكون الخوارزمية عبارة عن وصف لتسلسل معين من العمليات الحسابية (المثال 1) أو خطوات ذات طبيعة غير رياضية (الأمثلة 2-3). ولكن على أية حال، قبل تطويره، كان الشروط الأولية(بيانات الإدخال) وما سيتم الحصول عليه (النتيجة). يمكننا القول أن الخوارزمية هي وصف لتسلسل الخطوات في حل المشكلة، بدءًا من البيانات الأولية وحتى النتيجة المطلوبة.

بشكل عام، يمكن تمثيل مخطط تشغيل الخوارزمية على النحو التالي (الشكل 3.1):

أرز. 3.1.
المخطط العام للخوارزمية

الخوارزميات هي قواعد الجمع والطرح والضرب وقسمة الأعداد، والقواعد النحوية، وقواعد الإنشاءات الهندسية، وما إلى ذلك، التي تتم دراستها في المدرسة.

الرسوم المتحركة "العمل مع الخوارزمية"، "القاسم المشترك الأكبر"، "المضاعف المشترك الأصغر" (http://school-collection.edu.ru/) ستساعدك على تذكر بعض الخوارزميات التي تمت دراستها في دروس اللغة الروسية والرياضيات.

مثال 4. تؤدي بعض الخوارزميات إلى حقيقة أنه من سلسلة واحدة من الأحرف يتم الحصول على سلسلة جديدة على النحو التالي:

يتم حساب الطول (بالأحرف) لسلسلة الأحرف المصدرية.
إذا كان طول السلسلة الأصلية فرديا، فيضاف الرقم 1 إلى السلسلة الأصلية على اليمين، وإلا فإن السلسلة لا تتغير.
يتم تبديل الرموز في أزواج (الأول مع الثاني، والثالث مع الرابع، والخامس مع السادس، وما إلى ذلك).
تتم إضافة الرقم 2 إلى يمين السلسلة الناتجة.

السلسلة الناتجة هي نتيجة الخوارزمية.

لذا، إذا كانت السلسلة الأولية هي A#B، فإن نتيجة الخوارزمية ستكون السلسلة #A1B2، وإذا كانت السلسلة الأولية هي ABC@، فإن نتيجة الخوارزمية ستكون السلسلة BA@B2.

3.1.2. منفذ الخوارزمية

تم تصميم كل خوارزمية لفنان معين.

هناك فنانين رسميين وغير رسميين. يقوم المؤدي الرسمي دائمًا بتنفيذ نفس الأمر بنفس الطريقة. يمكن للمنفذ غير الرسمي تنفيذ الأمر بطرق مختلفة.

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في مجموعة فناني الأداء الرسميين. يتنوع فنانو الأداء الرسميون بشكل كبير، ولكن يمكن تحديد الخصائص التالية لكل منهم: نطاق المهام التي يتعين حلها (الغرض)، والبيئة، ونظام القيادة، وطريقة التشغيل.

مجموعة من المهام التي يتعين حلها. يتم إنشاء كل فنان لحل مجموعة معينة من المشكلات - إنشاء سلاسل من الرموز، وإجراء العمليات الحسابية، وإنشاء الرسومات على المستوى، وما إلى ذلك.

بيئة الفنان. عادة ما تسمى المنطقة والإعدادات والظروف التي يعمل فيها المؤدي ببيئة المؤدي المحدد. تنتمي البيانات المصدر ونتائج أي خوارزمية دائمًا إلى بيئة المؤدي الذي تستهدفه الخوارزمية.

نظام أوامر المنفذ. تسمى التعليمات الموجهة إلى المؤدي لتنفيذ إجراء منفصل مكتمل بالأمر. تشكل مجموعة كافة الأوامر التي يمكن تنفيذها بواسطة بعض المنفذين نظام الأوامر لهذا المنفذ (SKI). يتم تجميع الخوارزمية مع الأخذ بعين الاعتبار قدرات مؤدي معين، وبعبارة أخرى، في نظام أوامر المؤدي الذي سيقوم بتنفيذها.

أوضاع تشغيل المؤدي. بالنسبة لمعظم فناني الأداء، أوضاع التحكم المباشر و التحكم في البرنامج. في الحالة الأولى، ينتظر المؤدي الأوامر من شخص ما ويقوم على الفور بتنفيذ كل أمر تم استلامه. وفي الحالة الثانية، يُعطى المؤدي أولاً تسلسلاً كاملاً للأوامر (البرنامج)، ثم يقوم بتنفيذ جميع هذه الأوامر في الوضع التلقائي. يعمل عدد من فناني الأداء فقط في أحد الأوضاع المذكورة.

دعونا نلقي نظرة على أمثلة لفناني الأداء.

مثال 5. المؤدي: تتحرك السلحفاة على شاشة الكمبيوتر، تاركة أثراً على شكل خط. يتكون نظام قيادة السلحفاة من أمرين:

اليمين m (حيث m عدد صحيح) - يتسبب في تغيير اتجاه حركة السلحفاة بمقدار m درجة في اتجاه عقارب الساعة.

سجل تكرار ك [<Команда1> <Команда2> ... <Командаn>] يعني أن تسلسل الأوامر بين قوسين سيتم تكراره k مرات.

فكر في الشكل الذي سيظهر على الشاشة بعد أن تكمل السلحفاة الخوارزمية التالية.

كرر 12 [يمين 4 5 للأمام 20 يمين 45]

مثال 6. نظام أوامر المنفذ يتكون الكمبيوتر من أمرين تم تخصيص أرقام لهما:

الأول يقلل الرقم بمقدار 1، والثاني يزيد الرقم بمقدار 3 مرات. عند كتابة الخوارزميات، للإيجاز، تتم الإشارة إلى أرقام الأوامر فقط. على سبيل المثال، تعني الخوارزمية 21212 التسلسل التالي للأوامر:

باستخدام هذه الخوارزمية، سيتم تحويل الرقم 1 إلى 15: ((1-3-1)-3-1)-3 = 15.

مثال 7. يعمل الروبوت المؤدي في حقل متقلب، بين الخلايا المجاورة قد تكون هناك جدران. يتحرك الروبوت على طول خلايا الحقل ويمكنه تنفيذ الأوامر التالية المخصصة للأرقام:

عند تنفيذ كل أمر من هذا القبيل، يتحرك الروبوت إلى خلية مجاورة في الاتجاه المشار إليه. إذا كان هناك جدار في هذا الاتجاه بين الخلايا، فسيتم تدمير الروبوت. ماذا سيحدث للروبوت إذا نفذ تسلسل الأوامر 32323 (هنا تشير الأرقام إلى أرقام الأوامر)، وبدأ التحرك من الخلية A؟ ما هو تسلسل الأوامر الذي يجب على الروبوت تنفيذه للانتقال من الخلية "أ" إلى الخلية "ب" دون الانهيار عندما يصطدم بالجدران؟

عند تطوير الخوارزمية:

يتم تحديد الكائنات التي تظهر في المشكلة، وخصائص الكائنات، والعلاقات بين الكائنات و الإجراءات الممكنةمع الأشياء
يتم تحديد البيانات الأولية والنتيجة المطلوبة؛
يتم تحديد تسلسل تصرفات المؤدي، مما يضمن الانتقال من البيانات الأولية إلى النتيجة؛
يتم تسجيل تسلسل الإجراءات باستخدام الأوامر المضمنة في نظام أوامر المنفذ.

يمكننا القول أن الخوارزمية هي نموذج لنشاط منفذ الخوارزمية.

3.1.3. خصائص الخوارزمية

لا يمكن اعتبار كل تعليمات، أو تسلسل تعليمات، أو خطة عمل خوارزمية. تحتوي كل خوارزمية بالضرورة على الخصائص التالية: التميز والفهم واليقين والفعالية والشخصية الجماعية.

خاصية التمييز تعني أن طريق حل المشكلة ينقسم إلى خطوات (إجراءات) منفصلة. كل إجراء له تعليمات (أمر) مقابلة. فقط بعد تنفيذ أمر واحد يمكن للمنفذ أن يبدأ في تنفيذ الأمر التالي.

تعني خاصية قابلية الفهم أن الخوارزمية تتكون فقط من الأوامر المضمنة في نظام أوامر المؤدي، أي من هذه الأوامر التي يمكن للمؤدي إدراكها والتي بموجبها يمكنه تنفيذ الإجراءات المطلوبة.

وتعني خاصية اليقين أن الخوارزمية لا تحتوي على أوامر يمكن تفسير معناها بشكل غامض من قبل المؤدي؛ تعتبر المواقف غير مقبولة عندما لا يكون من الواضح لمنفذ الأمر، بعد تنفيذ الأمر التالي، الأمر الذي يجب تنفيذه في الخطوة التالية.

تعني خاصية الكفاءة أن الخوارزمية يجب أن تكون قادرة على الحصول على النتيجة بعد عدد محدود، وربما كبير جدًا، من الخطوات. في هذه الحالة، تعتبر النتيجة ليس فقط الإجابة التي يحددها بيان المشكلة، ولكن أيضا الاستنتاج حول استحالة الاستمرار في حل هذه المشكلة لأي سبب من الأسباب.

وتعني خاصية الإنتاج الضخم أن الخوارزمية يجب أن توفر إمكانية تطبيقها لحل أي مشكلة من فئة معينة من المشاكل. على سبيل المثال، يجب أن تكون خوارزمية إيجاد جذور المعادلة التربيعية قابلة للتطبيق على أي معادلة تربيعية، ويجب أن تكون خوارزمية عبور الشارع قابلة للتطبيق في أي مكان في الشارع، ويجب أن تكون خوارزمية تحضير الدواء قابلة للتطبيق على تحضير أي كمية منه، إلخ.

مثال 8. لنفكر في إحدى طرق العثور على جميع الأعداد الأولية التي لا تتجاوز n. وتسمى هذه الطريقة "غربال إراتوستينس"، نسبة إلى العالم اليوناني القديم إراتوستينس الذي اقترحها.

للعثور على جميع الأعداد الأولية التي لا تزيد عن رقم معين n، باتباع طريقة إراتوستينس، عليك تنفيذ الخطوات التالية:

اكتب جميع الأعداد الصحيحة من 2 إلى n على التوالي (2، 3، 4، ...، n)؛
الإطار 2 - العدد الأولي الأول؛
شطب جميع الأعداد القابلة للقسمة على آخر رقم أولي تم العثور عليه من القائمة؛
ابحث عن أول رقم غير محدد (يتم شطب الأرقام المميزة بأرقام أو أرقام محاطة بإطار) وأرفقه بإطار - سيكون هذا رقمًا أوليًا آخر؛
كرر الخطوتين 3 و4 حتى لا يتبقى أي أرقام غير مميزة.

يمكنك الحصول على فكرة أكثر وضوحًا عن طريقة العثور على الأعداد الأولية باستخدام الرسوم المتحركة "غربال إراتوستينس" (http://school-collection.edu.ru/).

تسلسل الإجراءات المدروس هو خوارزمية، لأنه يلبي الخصائص التالية:

السرية - تنقسم عملية العثور على الأعداد الأولية إلى خطوات؛
سهولة الفهم - كل أمر مفهوم لطالب الصف التاسع الذي يقوم بهذه الخوارزمية؛
اليقين - يتم تفسير كل أمر وتنفيذه من قبل المؤدي بشكل لا لبس فيه؛ هناك تعليمات بشأن ترتيب تنفيذ الأوامر؛
الفعالية - بعد عدد معين من الخطوات يتم تحقيق النتيجة؛
الشخصية الجماعية - تسلسل الإجراءات قابل للتطبيق على أي n طبيعي.

تسمح لنا خصائص الخوارزمية المدروسة بتقديم تعريف أكثر دقة للخوارزمية.

3.1.4. إمكانية أتمتة الأنشطة البشرية

عادةً ما يكون تطوير الخوارزمية مهمة كثيفة العمالة وتتطلب من الشخص أن يتمتع بمعرفة عميقة وبراعة والكثير من الوقت.

يتطلب حل المشكلة باستخدام خوارزمية جاهزة فقط من المؤدي اتباع التعليمات المقدمة بدقة.

مثال 9. من كومة تحتوي على أي عدد من العناصر أكبر من ثلاثة، يتناوب اللاعبان في أخذ عنصر أو عنصرين لكل منهما. الفائز هو الذي يمكنه التقاط جميع العناصر المتبقية في خطوته التالية.

دعونا نفكر في خوارزمية، والتي من المؤكد أن اللاعب الأول سيضمن الفوز فيها.

إذا كان عدد العناصر الموجودة في الكومة هو مضاعف 3، فقم بإفساح المجال للخصم، وإلا ابدأ اللعبة.
مع حركتك التالية، في كل مرة أضف عدد العناصر التي أخذها خصمك إلى 3 (يجب أن يكون عدد العناصر المتبقية من مضاعفات 3).

قد لا يتعمق المؤدي في معنى ما يفعله ولا يفكر في سبب تصرفه بهذه الطريقة وليس بطريقة أخرى، أي أنه يمكنه التصرف بشكل رسمي. توفر قدرة المؤدي على التصرف بشكل رسمي إمكانية أتمتة النشاط البشري. لهذا:

يتم تقديم عملية حل المشكلة كسلسلة من العمليات البسيطة؛
يتم إنشاء آلة ( جهاز تلقائي)، قادرة على تنفيذ هذه العمليات بالتسلسل المحدد في الخوارزمية؛
يتم تحرير الشخص من الأنشطة الروتينية، ويعهد بتنفيذ الخوارزمية إلى جهاز تلقائي.

الأكثر أهمية

المؤدي - بعض الأشياء (شخص، حيوان، الجهاز الفني)، قادر على تنفيذ مجموعة محددة من الأوامر. يقوم المؤدي الرسمي دائمًا بتنفيذ نفس الأمر بنفس الطريقة. لكل مؤدٍ رسمي، يمكنك تحديد: نطاق المهام التي يتعين حلها، والبيئة، ونظام الأوامر، ووضع التشغيل.

الخوارزمية هي وصف لسلسلة من الإجراءات المخصصة لمؤدي معين والتي تؤدي من البيانات الأولية إلى النتيجة المطلوبة، والتي تتمتع بخصائص التميز والفهم واليقين والفعالية والشخصية الجماعية.

توفر قدرة المؤدي على التصرف بشكل رسمي إمكانية أتمتة النشاط البشري.

الأسئلة والمهام

ماذا تسمى الخوارزمية؟
ابحث عن مرادفات لكلمة "وصفة طبية".
أعط أمثلة على الخوارزميات التي درستها في المدرسة.
من يمكن أن يكون منفذ الخوارزمية؟
أعط مثالاً على المؤدي الرسمي. أعط مثالاً عندما يقوم شخص ما بدور المؤدي الرسمي.
ما هي الأوامر التي يجب على الروبوت أن يؤدي وظائفها: أ) أمين الصندوق في المتجر؛ ب) بواب. ج) حارس أمن؟
ما الذي يحدد نطاق المهام التي يؤديها المؤدي "الكمبيوتر"؟
النظر في الأداء معالج الكلمات، متاح على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. صف نطاق المهام التي يحلها هذا المؤدي وبيئته.
ما هو الفريق، نظام أوامر المؤدي؟
اذكر الخصائص الرئيسية للخوارزمية.
ما الذي يمكن أن يؤدي إليه غياب أي خاصية في الخوارزمية؟ أعط أمثلة.
لماذا من المهم أن تكون قادرًا على تنفيذ الخوارزمية رسميًا؟
يتم إنشاء تسلسل الأرقام وفقًا للخوارزمية التالية: يتم أخذ أول رقمين من التسلسل يساوي 1؛ يعتبر كل رقم تالي في التسلسل مساويًا لمجموع الرقمين السابقين. اكتب الحدود العشرة الأولى من هذه المتتابعة.
تحصل بعض الخوارزميات على سلسلة جديدة من سلسلة واحدة من الأحرف على النحو التالي. أولاً، يتم كتابة سلسلة الأحرف الأصلية، وبعدها يتم كتابة سلسلة الأحرف الأصلية بترتيب عكسي، ثم يتم كتابة الحرف الذي يليه في الأبجدية الروسية بعد الحرف الذي كان في المركز الأخير في السلسلة الأصلية. إذا كان آخر مكان في السلسلة الأصلية هو الحرف Z، فسيتم كتابة الحرف A كالحرف التالي، والسلسلة الناتجة هي نتيجة الخوارزمية. على سبيل المثال، إذا كانت سلسلة الأحرف الأصلية هي DOM، فستكون نتيجة الخوارزمية هي سلسلة DOMMODN. يتم إعطاء سلسلة الأحرف COM. كم عدد الحروف O في سلسلة الرموز التي سيتم الحصول عليها إذا قمت بتطبيق الخوارزمية على هذه السلسلة، ثم قمت بتطبيق الخوارزمية مرة أخرى على نتيجة عملها؟
ابحث عن رسم متحرك لخطوات خوارزمية إراتوستينس على الإنترنت. استخدم خوارزمية إراتوستينس للعثور على جميع الأعداد الأولية التي لا تتجاوز 50.
ماذا ستكون نتيجة تنفيذ السلحفاة (انظر المثال 5) للخوارزمية؟
اكتب خوارزمية لمنفذ الآلة الحاسبة (المثال 6)، لا تحتوي على أكثر من 5 أوامر:
نظام أوامر المنفذ يتكون المنشئ من أمرين تم تخصيص أرقام لهما:
وفقًا للأول منهما، تتم إضافة 2 إلى الرقم الموجود على اليمين، وفقًا للثاني، يتم تقسيم الرقم على 2. كيف سيتم تحويل الرقم 8 إذا قام المؤدي بتنفيذ الخوارزمية 22212؟ قم بإنشاء خوارزمية في نظام الأوامر لهذا المنفذ، والتي بموجبها سيتم تحويل الرقم 1 إلى الرقم 16 (يجب ألا تحتوي الخوارزمية على أكثر من 5 أوامر).
في أي خلية يجب أن يوجد مؤدي الروبوت (المثال 7) للعودة إليه بعد تنفيذ الخوارزمية 3241؟

| § 2.1. الخوارزميات والمنفذين

الدرس 14
§ 2.1. الخوارزميات والمنفذين

الكلمات الدالة:

خوارزمية
خصائص الخوارزمية (التميز؛ الفهم؛ اليقين؛ الفعالية؛ الشخصية الجماعية)
المنفذ
خصائص المؤدي (نطاق المهام التي يتعين حلها؛ البيئة؛ وضع التشغيل؛ نظام الأوامر)
التنفيذ الرسمي للخوارزمية

2.1.1. مفهوم الخوارزمية

كل شخص في الحياة اليومية أو في الدراسة أو في العمل يحل عددًا كبيرًا من المشكلات ذات التعقيد المتفاوت. تتطلب المشاكل المعقدة الكثير من التفكير لإيجاد حل لها؛ يقوم الإنسان بحل المهام البسيطة والمألوفة دون تفكير، بشكل تلقائي. في معظم الحالات، يمكن تقسيم حل كل مشكلة إلى مراحل (خطوات) بسيطة. بالنسبة للعديد من هذه المهام (تثبيت البرامج، وتجميع الخزانة، وإنشاء موقع ويب، وتشغيل جهاز تقني، وشراء تذكرة طيران عبر الإنترنت، وما إلى ذلك)، تم بالفعل تطوير تعليمات خطوة بخطوة وتقديمها، والتسلسل المتسلسل والتي يمكن أن يؤدي تنفيذها إلى النتيجة المرجوة.

مثال 1.يتم حل مشكلة "إيجاد الوسط الحسابي لعددين" في ثلاث خطوات:

1) فكر في رقمين؛
2) إضافة رقمين مخططين؛
3) قسمة المبلغ الناتج على 2.

مثال 2.تنقسم مهمة "إيداع الأموال في حساب هاتفك" إلى الخطوات التالية:

1) انتقل إلى محطة الدفع.
2) اختيار مشغل الاتصالات؛
3) أدخل رقم الهاتف.
4) التحقق من صحة الرقم المدخل؛
5) أدخل الورقة النقدية في متقبل الفاتورة؛
6) انتظر رسالة تفيد بإيداع الأموال في حسابك؛
7) استلام الشيك.

مثال 3.يتم عرض مراحل حل المشكلة "ارسم قنفذًا مضحكًا" بيانياً:

يمكن أن تكون الخوارزمية عبارة عن وصف لتسلسل معين من العمليات الحسابية (المثال 1) أو خطوات ذات طبيعة غير رياضية (الأمثلة 2-3). ولكن على أية حال، قبل تطويره، يجب تحديد الشروط الأولية (البيانات الأولية) وما سيتم الحصول عليه (النتيجة) بوضوح. يمكننا القول أن الخوارزمية هي وصف لتسلسل الخطوات في حل المشكلة، بدءًا من البيانات الأولية وحتى النتيجة المطلوبة.

بشكل عام، يمكن تمثيل مخطط تشغيل الخوارزمية على النحو التالي (الشكل 2.1).

أرز. 2.1. المخطط العام للخوارزمية

الخوارزميات هي قواعد الجمع والطرح والضرب والقسمة للأعداد المدروسة في المدرسة والعديد من القواعد النحوية وقواعد الإنشاءات الهندسية وغيرها.

الرسوم المتحركة "العمل مع الخوارزمية" (193576)، "القاسم المشترك الأكبر" (170363)، "المضاعف المشترك الأصغر" (170390) ستساعدك على تذكر بعض الخوارزميات التي تمت دراستها في دروس اللغة الروسية والرياضيات (http://sc.edu. رو /).

مثال 4.تؤدي بعض الخوارزميات إلى حقيقة أنه من سلسلة واحدة من الأحرف يتم الحصول على سلسلة جديدة على النحو التالي:

1. يتم حساب الطول (بالأحرف) لسلسلة الأحرف الأصلية.
2. إذا كان طول السلسلة الأصلية فرديا، فيضاف الرقم 1 إلى السلسلة الأصلية على اليمين، وإلا لم تتغير السلسلة.
3. يتم تبديل الرموز في أزواج (الأول مع الثاني، والثالث مع الرابع، والخامس مع السادس، وما إلى ذلك).
4. يضاف الرقم 2 إلى يمين السلسلة الناتجة.

السلسلة الناتجة هي نتيجة الخوارزمية.

2.1.2. منفذ الخوارزمية

تم تصميم كل خوارزمية لفنان معين.

المنفذ هو كائن (شخص، حيوان، جهاز تقني) قادر على تنفيذ مجموعة معينة من الأوامر.

يميز فناني الأداء الرسمي وغير الرسمي. يقوم المؤدي الرسمي دائمًا بتنفيذ نفس الأمر بنفس الطريقة. يمكن للمنفذ غير الرسمي تنفيذ الأمر بطرق مختلفة.

أوضاع تشغيل المؤدي. بالنسبة لمعظم فناني الأداء، يتم توفير التحكم المباشر وأوضاع التحكم في البرنامج. في الحالة الأولى، ينتظر المؤدي الأوامر من شخص ما ويقوم على الفور بتنفيذ كل أمر تم استلامه. في الحالة الثانية، يُعطى المؤدي أولاً تسلسلًا كاملاً للأوامر (البرنامج)، ثم يقوم بتنفيذ جميع هذه الأوامر تلقائيًا. يعمل عدد من فناني الأداء فقط في أحد الأوضاع المذكورة.

دعونا نلقي نظرة على أمثلة لفناني الأداء.

مثال 5.المؤدي: تتحرك السلحفاة على شاشة الكمبيوتر، تاركة أثراً على شكل خط.

يتكون نظام أوامر السلحفاة من الأوامر التالية:

1. للأمام n (حيث n عدد صحيح) - يتسبب في تحرك السلحفاة بخطوات n في اتجاه الحركة - في الاتجاه الذي يواجه فيه رأسها وجسمها؛
2. اليمين m (حيث m عدد صحيح) - يؤدي إلى تغيير في اتجاه حركة السلحفاة بمقدار t درجة في اتجاه عقارب الساعة.
سِجِلّ كرر ك [<Команда1> <Команда2> ... <Командаn>] يعني أن تسلسل الأوامر بين قوسين سوف يتكرر k مرات.

فكر في الشكل الذي سيظهر على الشاشة بعد أن تكمل السلحفاة الخوارزمية التالية.
كرر 12 [يمين 45 للأمام 20 يمين 45]

مثال 6.نظام أوامر المنفذ يتكون الكمبيوتر من أمرين تم تخصيص أرقام لهما:

1 - اطرح 1
2 - اضرب في 3

اضرب بـ 3
اطرح 1
اضرب بـ 3
اطرح 1
اضرب بـ 3

باستخدام هذه الخوارزمية، سيتم تحويل الرقم 1 إلى 15:

((1 3 - 1) 3 - 1) 3 = 15.

مثال 7.يعمل الروبوت المؤدي في حقل متقلب، بين الخلايا المجاورة قد تكون هناك جدران. يتحرك الروبوت على طول خلايا الحقل ويمكنه تنفيذ الأوامر التالية المخصصة للأرقام:

1 - فوق
2 - أسفل
3 - الحق
4 - اليسار

عند تنفيذ كل أمر من هذا القبيل، يتحرك الروبوت إلى خلية مجاورة في الاتجاه المشار إليه. إذا كان هناك جدار في هذا الاتجاه بين الخلايا، فسيتم تدمير الروبوت.

ماذا سيحدث للروبوت إذا نفذ تسلسل الأوامر 32323 (هنا تشير الأرقام إلى أرقام الأوامر)، وبدأ التحرك من الخلية A؟ ما هو تسلسل الأوامر الذي يجب على الروبوت تنفيذه للانتقال من الخلية "أ" إلى الخلية "ب" دون الانهيار عندما يصطدم بالجدران؟

عند تطوير الخوارزمية:

1) تحديد الكائنات التي تظهر في المشكلة، وتحديد خصائص الكائنات، والعلاقات بين الكائنات والإجراءات المحتملة مع الكائنات؛
2) تحديد البيانات الأولية والنتيجة المطلوبة.
3) يتم تحديد تسلسل تصرفات المؤدي، مما يضمن الانتقال من البيانات الأولية إلى النتيجة؛
4) يتم تسجيل تسلسل الإجراءات باستخدام الأوامر المضمنة في نظام أوامر المؤدي.

يمكننا القول أن الخوارزمية هي نموذج لنشاط منفذ الخوارزمية.

2.1.3. خصائص الخوارزمية

ملكية منفصلةيعني أن طريق حل المشكلة ينقسم إلى خطوات (إجراءات) منفصلة. كل إجراء له تعليمات (أمر) مقابلة. فقط بعد تنفيذ أمر واحد يمكن للمنفذ أن يبدأ في تنفيذ الأمر التالي.

خاصية الفهميعني أن الخوارزمية تتكون فقط من الأوامر المضمنة في نظام أوامر المؤدي، أي من تلك الأوامر التي يمكن للمنفذ إدراكها والتي بموجبها يمكنه تنفيذ الإجراءات المطلوبة.

خاصية اليقينيعني أن الخوارزمية لا تحتوي على أوامر يمكن تفسير معناها بشكل غامض من قبل المؤدي؛ تعتبر المواقف غير مقبولة عندما لا يكون من الواضح لمنفذ الأمر، بعد تنفيذ الأمر التالي، الأمر الذي يجب تنفيذه بعد ذلك. بفضل هذا، يتم تحديد نتيجة الخوارزمية بشكل فريد من خلال مجموعة البيانات الأولية: إذا تم تطبيق الخوارزمية عدة مرات على نفس مجموعة البيانات الأولية، فإن الناتج ينتج دائمًا نفس النتيجة.

خاصية الأداءيعني أن الخوارزمية يجب أن تقدم نتيجة بعد عدد محدود، وربما كبير جدًا، من الخطوات. في هذه الحالة، تعتبر النتيجة ليس فقط الإجابة التي يحددها بيان المشكلة، ولكن أيضا الاستنتاج حول استحالة الاستمرار في حل هذه المشكلة لأي سبب من الأسباب.

خاصية ذات طابع جماعييعني أن الخوارزمية يجب أن توفر إمكانية تطبيقها لحل أي مشكلة من فئة معينة من المشاكل. على سبيل المثال، يجب أن تكون خوارزمية إيجاد جذور المعادلة التربيعية قابلة للتطبيق على أي معادلة تربيعية، ويجب أن تكون خوارزمية عبور الشارع قابلة للتطبيق في أي مكان في الشارع، ويجب أن تكون خوارزمية تحضير الدواء قابلة للتطبيق على تحضير أي كمية منه، إلخ.

مثال 8.لنفكر في إحدى طرق العثور على جميع الأعداد الأولية التي لا تتجاوز بعض الأعداد الطبيعية n. وتسمى هذه الطريقة "غربال إراتوستينس" نسبة إلى العالم اليوناني القديم إراتوستينس (القرن الثالث قبل الميلاد) الذي اقترحها.

1) اكتب على التوالي جميع الأعداد الطبيعية من 2 إلى n (2، 3، 4، ...، n)؛
2) الإطار 2 - العدد الأولي الأول؛
3) شطب جميع الأرقام القابلة للقسمة على آخر رقم أولي تم العثور عليه من القائمة؛
4) ابحث عن أول رقم غير محدد (يتم شطب الأرقام المميزة بأرقام أو أرقام محاطة بإطار) وإحاطتها بإطار - سيكون هذا رقمًا أوليًا آخر؛
5) كرر الخطوتين 3 و4 حتى لا يتبقى أي أرقام غير مميزة.

يمكنك الحصول على فكرة أكثر وضوحًا عن طريقة العثور على الأعداد الأولية باستخدام الرسوم المتحركة "غربال إراتوستينس" (180279) المنشورة في المجموعة الموحدة للموارد التعليمية الرقمية.

تسلسل الإجراءات المدروس هو خوارزمية، لأنه يلبي الخصائص التالية:

السرية- تنقسم عملية العثور على الأعداد الأولية إلى خطوات؛
القابلية للفهم- كل أمر مفهوم لطالب الصف الثامن الذي يقوم بهذه الخوارزمية؛
بالتاكيد- يتم تفسير كل أمر وتنفيذه من قبل المؤدي بشكل لا لبس فيه؛ هناك تعليمات بشأن ترتيب تنفيذ الأوامر؛
فعالية- بعد عدد معين من الخطوات يتم تحقيق النتيجة؛
الطابع الشامل- تسلسل الإجراءات ينطبق على أي عدد طبيعي n.

تسمح لنا خصائص الخوارزمية المدروسة بتقديم تعريف أكثر دقة للخوارزمية.

2.1.4. إمكانية أتمتة الأنشطة البشرية

يتطلب حل المشكلة باستخدام خوارزمية جاهزة فقط من المؤدي اتباع التعليمات المقدمة بدقة.

مثال 9.من كومة تحتوي على أي عدد من العناصر أكبر من ثلاثة، يتناوب اللاعبان في أخذ عنصر أو عنصرين لكل منهما. الفائز هو الذي يمكنه التقاط جميع العناصر المتبقية في خطوته التالية.

دعونا نفكر في خوارزمية، والتي من المؤكد أن اللاعب الأول سيضمن الفوز فيها.

1. إذا كان عدد العناصر الموجودة في الكومة من مضاعفات 3، فقم بإفساح المجال للخصم، وإلا ابدأ اللعبة بأخذ كائن واحد أو اثنين بحيث يكون عدد العناصر المتبقية من مضاعفات 3.
2. في حركتك التالية، أضف في كل مرة عدد العناصر التي أخذها خصمك إلى 3 (يجب أن يكون عدد العناصر المتبقية من مضاعفات 3).

1) يتم تقديم عملية حل المشكلة كسلسلة من العمليات البسيطة؛
2) يتم إنشاء جهاز (جهاز تلقائي) قادر على تنفيذ هذه العمليات بالتسلسل المحدد في الخوارزمية؛
3) يتم تحرير الشخص من الأنشطة الروتينية، ويتم تكليف تنفيذ الخوارزمية بجهاز تلقائي.

الأكثر أهمية

المنفذ- كائن ما (شخص، حيوان، جهاز تقني) قادر على تنفيذ مجموعة معينة من الأوامر.

يقوم المؤدي الرسمي دائمًا بتنفيذ نفس الأمر بنفس الطريقة. لكل منفذ رسمي يمكنك تحديد: مجموعة من المهام التي يتعين حلها، والبيئة، ونظام القيادة ووضع التشغيل.

خوارزمية- وصف لتسلسل الإجراءات المخصصة لفنان معين يؤدي من البيانات الأولية إلى النتيجة المطلوبة، والتي تتمتع بخصائص التحفظ والفهم واليقين والفعالية والطابع الشامل.

قدرة المؤدي على التصرف رسميايوفر القدرة على أتمتة الأنشطة البشرية.

الأسئلة والمهام

1. اقرأ مواد العرض الخاصة بالفقرة الواردة في تطبيق إلكترونيإلى الكتاب المدرسي. هل العرض مكمل للمعلومات الواردة في نص الفقرة؟ ما الشرائح التي يمكنك إضافتها إلى العرض التقديمي الخاص بك؟

2. ما يسمى الخوارزمية؟

3. اختر مرادفات لكلمة "وصفة طبية".

4. أعط أمثلة على الخوارزميات التي درستها في المدرسة.

5. من يمكنه أن يكون منفذ الخوارزمية؟

6. أعط مثالاً على المؤدي الرسمي. أعط مثالاً عندما يقوم شخص ما بدور المؤدي الرسمي.

7. ما الذي يحدد نطاق المهام التي يؤديها المؤدي "الكمبيوتر"؟

8. اعتبر معالج النصوص الموجود على جهاز الكمبيوتر الخاص بك هو المنفذ. صف نطاق المهام التي يحلها هذا المؤدي وبيئته.

9. ما هو الفريق، نظام أوامر المؤدي؟

10. ما هي الأوامر التي يجب على الروبوت أن يؤدي الوظائف التالية:

أ) أمين الصندوق في المتجر؛
ب) بواب.
ج) حارس أمن؟

11. قم بإدراج الخصائص الرئيسية للخوارزمية.

12. ما الذي يمكن أن يؤدي إليه غياب أي خاصية في الخوارزمية؟ أعط أمثلة.

13. ما أهمية القدرة على تنفيذ الخوارزمية بشكل رسمي؟

14. يتم إنشاء تسلسل الأرقام وفقًا للخوارزمية التالية: يتم أخذ أول رقمين من التسلسل يساوي 1؛ يعتبر كل رقم تالي في التسلسل مساويًا لمجموع الرقمين السابقين. اكتب الحدود العشرة الأولى من هذه المتتابعة. اكتشف ما يسمى هذا التسلسل.

15. تحصل خوارزمية معينة على سلسلة جديدة من سلسلة واحدة من الأحرف على النحو التالي. أولاً، يتم كتابة سلسلة الأحرف الأصلية، وبعدها يتم كتابة سلسلة الأحرف الأصلية بترتيب عكسي، ثم يتم كتابة الحرف الذي يليه في الأبجدية الروسية بعد الحرف الذي كان في المركز الأخير في السلسلة الأصلية. إذا كان الحرف "أنا" في آخر السلسلة الأصلية، فيكتب الحرف "أ" كالحرف التالي. السلسلة الناتجة هي نتيجة الخوارزمية. على سبيل المثال، إذا كانت سلسلة الأحرف الأصلية هي "HOUSE"، فستكون نتيجة الخوارزمية هي السلسلة "DOMMODN". يتم إعطاء سلسلة الأحرف "COM". كم عدد الحروف "O" سيكون في سلسلة الأحرف التي سيتم الحصول عليها إذا قمت بتطبيق الخوارزمية على هذه السلسلة، ثم قمت بتطبيق الخوارزمية مرة أخرى على نتيجة عملها؟

16. ابحث عن رسم متحرك لخطوات خوارزمية إراتوستينس على الإنترنت. استخدم خوارزمية إراتوستينس للعثور على جميع الأعداد الأولية التي لا تتجاوز 50.

17. ماذا ستكون نتيجة تنفيذ السلحفاة (انظر المثال 5) للخوارزمية؟

18. قم بكتابة خوارزمية لمنفذ الحاسبة (انظر المثال 6)، لا تحتوي على أكثر من 5 أوامر:

أ) تلقي من الرقم 3 الرقم 16؛
ب) الاستلام من الرقم 1 الرقم 25.

19. نظام أوامر المؤدي يتكون المنشئ من أمرين تم تخصيص أرقام لهما:

1 - تعيين 2
2- القسمة على 2

وفقًا للأول منهما، تتم إضافة 2 إلى الرقم الموجود على اليمين، وفقًا للثاني، يتم تقسيم الرقم على 2. كيف سيتم تحويل الرقم 8 إذا قام المؤدي بتنفيذ الخوارزمية 22212؟ قم بإنشاء خوارزمية في نظام الأوامر لهذا المنفذ، والتي بموجبها سيتم تحويل الرقم 1 إلى الرقم 16 (يجب ألا تحتوي الخوارزمية على أكثر من 5 أوامر).

20. في أي خلية يجب أن يوجد مؤدي الروبوت (المثال 7) للعودة إليه بعد تنفيذ الخوارزمية 3241؟

البرمجيات الحرة:

نظام KuMir - مجموعة العوالم التعليمية (قم بتنزيل أرشيف البرنامج من الموقع) أو قم بزيارة صفحة KuMir ((http://www.niisi.ru/kumir/)

يرجى تعليق AdBlock على هذا الموقع.

سنتناول في هذا الدرس بعض المفاهيم النظرية التي تضفي طابعًا رسميًا على مفهوم البرمجة. في الوقت نفسه، سنقوم بصياغة المهمة الرئيسية لتدريبك بدقة أكبر.

في البداية، أقترح عليك أن تلعب قليلاً بلعبة الأطفال التالية. أكمل المهام الخمس الأولى، ثم ارجع واستمر في قراءة الدرس.

الشكل 1: لقطة شاشة للملعب على موقع code.org

أتمنى أن يكون كل شيء قد نجح بالنسبة لك. الآن، باستخدام هذا المثال، سوف نصف عدة مفاهيم أساسية:

المنفذ؛
نظام أوامر المؤدي؛
خوارزمية.

في اللعبة نتحكم في طائر أحمر. الهدف من كل مرحلة هو إيصال الطائر إلى الخنزير. يستطيع الطائر تنفيذ أوامر معينة، على سبيل المثال: التحرك للأمام، الدوران لليسار، الدوران لليمين، إلخ.

يُطلق على الشخص أو الآلة أو الجهاز الذي يمكنه تنفيذ بعض الأوامر اسم المنفذ. من الواضح أن المؤدي في هذه اللعبة هو طائر. تسمى مجموعة الأوامر التي يفهمها المؤدي ويمكنه تنفيذها نظام أوامر المنفذ.

يُطلق على تسلسل الأوامر التي يجب على المؤدي تنفيذها لحل مشكلة ما اسم الخوارزمية.

ومن الضروري التركيز على عدة نقاط.

يمكن للمنفذ تنفيذ الأوامر المضمنة في نظام الأوامر الخاص به فقط.

هذا يعني، على سبيل المثال، أنه لا يمكنك الكتابة إلى عازف الطيور: "اذهب إلى الخنزير!" يمكنك كتابتها بشكل أكثر دقة، ولكن لن يحدث شيء، لأن... منفذ مثل هذه الأوامر لا يعرف.

يمكنك تدوين الأوامر المتوفرة بأي ترتيب تراه صحيحًا. مهمتك كمبرمج هي تقسيم مهمة معقدة كبيرة إلى خطوات فردية صغيرة، كل منها سيكون مفهوما للمؤدي. لقد عاد مبدأ "فرق تسد" إلى العمل مرة أخرى.

يقوم المؤدي بالضبط بما تطلبه منه الخوارزمية.

مؤدي الطيور واثق للغاية. إنها لا تشكك في ما تكتبه في البرنامج. على سبيل المثال، إذا نسيت تحويل الطائر، فسوف يصطدم بالحائط. لذلك يجب عليك مراقبة كل شيء بنفسك.

غالبًا ما لن تعمل برامجك المستقبلية كما كنت تريد. الأخطاء تحدث للجميع. من المهم هنا أن تفهم أن الكمبيوتر ليس غبيًا، لكنك ارتكبت خطأً في الخوارزمية. لا تكن مثل المبرمجين السيئين، الذين يتحمل البرنامج دائمًا المسؤولية عن كل شيء.

والآن دعنا ننتقل من المثال التوضيحي إلى حقائق الكمبيوتر. نحن نكتب برامج للكمبيوتر، مما يعني أن الكمبيوتر في حالتنا هو المؤدي. نظام الأوامر عبارة عن وظائف وبنيات قياسية للغة C.

ما هو الهدف الرئيسي من تدريس أساسيات البرمجة؟ إتقان مهارة التفكير الخوارزمي. وهذا هو، تعلم كيفية كتابة حل المشكلات المختلفة في شكل خوارزمية لأداء معين (في حالتنا، جهاز كمبيوتر).

لذلك، لتلخيص:

برنامج الحاسب– خوارزمية لحل مشكلة مكتوبة بلغة برمجة.

الخوارزمية هي وصف دقيق لترتيب الإجراءات التي يجب على المؤدي تنفيذها من أجل حل المشكلة.

المنفذ هو شخص أو جهاز يمكنه فهم وتنفيذ مجموعة معينة من الأوامر.

كلمة "خوارزمية" تأتي من اسم عالم الرياضيات العربي الخوارزمي في القرن التاسع، الذي صاغ قواعد إجراء العمليات الحسابية.

خوارزمية- تعليمات دقيقة ومفهومة لفناني الأداء لتنفيذ التسلسل النهائي للأوامر بدءًا من البيانات الأولية وحتى النتيجة الأولية.

أمثلة: الروتين اليومي، ترتيب الطبخ، التعليمات، الخ.)

منفذ الخوارزمية– وهو الذي ينفذ الخوارزمية (شخص، حيوان، آلة، كمبيوتر).

نظام أوامر المنفذ- هذه هي مجموعة الأوامر الكاملة التي يعرف المؤدي كيفية تنفيذها (يفهمها). لا يمكن بناء الخوارزمية إلا من الأوامر المضمنة في نظام أوامر المنفذ.

على سبيل المثال، المؤدي يمكن للروبوت تنفيذ الأوامر للأمام والخلف واليسار واليمين والطلاء. يتحرك عبر حقل خلية يحده جدار ويحتوي على جدران. لا يستطيع الروبوت المرور عبر الجدار.

خصائص الخوارزمية:

1.الأداء (الطرف)- إمكانية الحصول على نتيجة من البيانات الأولية في عدد محدود من الخطوات. (على سبيل المثال، عند تنفيذ خوارزمية إضافة رقمين، يجب الحصول على المجموع).

2.شخصية جماعية- القدرة على تطبيق الخوارزمية على عدد كبير من البيانات المصدرية المختلفة. (على سبيل المثال، يمكنك إضافة أي رقمين، مع معرفة خوارزمية الجمع.)

3.الحتمية(اليقين والدقة) - يجب أن يحدد كل أمر بشكل فريد عمل المؤدي.

4.القابلية للفهم– يجب أن يكون الأمر مكتوباً بلغة مفهومة للكمبيوتر.

5.السرية– تقسيم الخوارزمية إلى أوامر منفصلة.

طرق كتابة الخوارزمية:

1) باللغة الطبيعية – التسجيل على شكل أوامر منفصلة بلغة مفهومة للإنسان.

2) الرسم – بلغة المخططات الانسيابية، باستخدام الأشكال الهندسية (البيضاوي، المستطيل، متوازي الأضلاع، المعين).

3) باللغة الخوارزمية - لغة لكتابة الخوارزميات لتعليم البرمجة. الأوامر مكتوبة باللغة الروسية.

4) في لغة البرمجة - برنامج. لغات البرمجة: باسكال، باسكال، سي، فيجوال بيسك.

B7.الهياكل الخوارزمية الأساسية: المتابعة، التفرع، الحلقة؛ الصورة على المخططات الكتلية. تقسيم المهام إلى مهام فرعية. الخوارزميات المساعدة.

التصاميم الخوارزمية.ضمن الخوارزميات، يمكن تمييز مجموعات من الخطوات التي تختلف في البنية الداخلية - الإنشاءات الخوارزمية.

الإنشاءات الخوارزمية الأساسيةهي تسلسل خطي من الخطوات (أو التالية)، المتفرعة والحلقات.

تسمى الخوارزمية التي يتم فيها تنفيذ الأوامر بالتتابع واحدة تلو الأخرى خوارزمية خطية.

هذا ما تبدو عليه الخوارزمية الخطية في لغة الرسم التخطيطي:

مثال: خوارزمية تشغيل الكمبيوتر:

قم بتشغيل طاقة الكمبيوتر (اضغط على الزر تشغيل حامي الطفرة).
قم بتشغيل الشاشة والطابعة.
انقر زر الطاقةعلى وحدة النظام.
انتظر التحميل نظام التشغيلومظهر سطح المكتب.
اذهب للعمل.

في هذه الخوارزمية، يجب تنفيذ جميع الإجراءات بالتتابع: لا يمكنك البدء في العمل إذا لم يتم تشغيل الطاقة أو الشاشة.

في البنية الخوارزمية " المتفرعة» متضمنة حالةاعتمادًا على حقيقة الحالة، يتم تنفيذ تسلسل أو آخر من الأوامر (السلسلة).

الشرط هو عبارة يمكن أن تكون صحيحة أو خاطئة. في الحالة، تتم مقارنة رقمين أو سلسلتين أو متغيرين أو تعبيرات سلسلة مع بعضها البعض باستخدام عوامل المقارنة (>،<, =, >=, <=).

التسجيل باللغة الخوارزمية: IfCondition ثم السلسلة 1 (If حالةصحيح ثم صحيح الحلقة 1، لو حالةكاذبة، ثم لا يتم تنفيذ أي شيء). مثال: إذا كان اليوم هو الأحد، فلا داعي للذهاب إلى المدرسة. شكل كامل من المتفرعة

في الهياكل الخوارزمية دورة يتضمن سلسلة من الأوامر التي يتم تنفيذها بشكل متكرر. يسمى هذا التسلسل من الأوامر جسم الحلقة.

هناك نوعان من الهياكل الخوارزمية الدورية:

حلقات مواجهةحيث يتم تنفيذ جسم الحلقة لعدد معين من المرات؛
حلقات مشروطة، حيث يتم تنفيذ جسم الحلقة طالما تم استيفاء الشرط.

حلقة مع العداد- يستخدم عندما يكون معروفًا مسبقًا عدد التكرارات التي يجب القيام بها لجسم الحلقة.

الخوارزمية وخصائصها.

خوارزمية- تعليمات واضحة ودقيقة إلى المؤدي لتنفيذ التسلسل النهائي للأوامر بدءًا من البيانات الأولية وحتى النتيجة المرجوة.

منفذ الخوارزمية- هذا هو الكائن أو الموضوع الذي تم تصميم الخوارزمية للتحكم فيه.

نظام أوامر المؤدي (SCS) هو مجموعة الأوامر الكاملة التي يمكن أن ينفذها المؤدي.

خصائص الخوارزمية: سهولة الفهم، الدقة، الدقة.

وضوح:تتكون الخوارزمية فقط من الأوامر المضمنة في SKI الخاص بالمنفذ.

دقة:يحدد كل أمر من خوارزمية التحكم الإجراء الذي لا لبس فيه للمؤدي.

النهاية (أو الأداء):يجب أن يؤدي تنفيذ الخوارزمية إلى نتيجة في عدد محدود من الخطوات.

بيئة المؤدي: البيئة التي يعمل فيها المؤدي.

ينطبق دائمًا تسلسل معين من تصرفات المؤدي على البعض مصدر معلومات. على سبيل المثال، لإعداد طبق وفقا لوصفة الطهي، تحتاج إلى المنتجات المناسبة (البيانات). لحل مسألة رياضية (حل معادلة من الدرجة الثانية)، تحتاج إلى بيانات عددية أولية (معاملات المعادلة).

مجموعة البيانات الكاملة:مجموعة ضرورية وكافية من البيانات لحل المهمة (الحصول على النتيجة المرجوة).

طرق كتابة الخوارزميات.

الطرق الأكثر شيوعًا هي: رسم بياني, لفظيوفي الشكل برامج الحاسوب.

الطريقة الرسوميةيتضمن استخدام بعض الرموز الرسومية - الكتل.

اسم الكتلة	تسمية الكتلة	محتوى
عملية		معالجة البيانات
صناعة القرار		كتلة منطقية للتحقق من صحة أو كذب حالة معينة
نقل البيانات		إدخال أو إخراج المعلومات
بدء توقف		بداية أو نهاية البرنامج
تعديل		تنظيم عملية دورية - رأس الدورة

تشكل مجموعة الكتل ما يسمى مخطط انسيابي للخوارزمية.

التسجيل اللفظيتركز الخوارزميات في المقام الأول على المؤدي البشري وتسمح بتسجيل مختلف للتعليمات، ولكن التسجيل يجب أن يكون دقيقًا تمامًا.

عند كتابة الخوارزميات في النموذج البرامجتستخدم أجهزة الكمبيوتر لغات البرمجة - أنظمة ترميز التعليمات وقواعد استخدامها. تتميز كتابة الخوارزميات في شكل برامج بدرجة عالية من إضفاء الطابع الرسمي.

خوارزميات للعمل مع الكميات. الهياكل الخوارزمية الأساسية.

الكمية هي كائن معلومات واحد له اسم وقيمة ونوع.

يمكن أن يكون منفذ خوارزميات العمل بالكميات شخصًا أو جهازًا تقنيًا خاصًا، مثل الكمبيوتر. يجب أن يكون مثل هذا المؤدي ذاكرةلتخزين الكميات.

الكميات يمكن أن تكون ثابتة أو متغيرة.

القيمة الثابتة (ثابت)لا يغير قيمته أثناء تنفيذ الخوارزمية. يمكن الإشارة إلى الثابت بقيمته الخاصة (الأرقام 10، 3.5) أو باسم رمزي (الرقم ).

قيمة متغيرةيمكن تغيير القيمة أثناء تنفيذ الخوارزمية. يتم دائمًا تسمية المتغير باسم رمزي (X، A، R5، وما إلى ذلك).

نوع الكميةيحدد مجموعة القيم التي يمكن أن تتخذها القيمة ومجموعة الإجراءات التي يمكن تنفيذها بتلك القيمة. الأنواع الأساسية للكميات: عدد صحيح، حقيقي، رمزي، منطقي.

تعبير- سجل يحدد تسلسل الإجراءات على الكميات. يمكن أن يحتوي التعبير على ثوابت ومتغيرات وعلامات عملية ووظائف. مثال:

أ + ب؛ 2*س-ص؛ ك + ل - الخطيئة(X)

أمر التعيين هو أمر منفذ يؤدي إلى تلقي متغير لقيمة جديدة. تنسيق الأمر:

اسم المتغير>:=التعبير>

يتم تنفيذ أمر التعيين بالترتيب التالي: يتم حسابه أولاً، ثم يتم تعيين القيمة الناتجة إلى متغير.

مثال.دع المتغير A له القيمة 6. ما القيمة التي سيحصل عليها المتغير A بعد تنفيذ الأمر: A:= 2 * A - 1؟
حل.حساب التعبير 2*A - 1 مع A=6 سيعطي الرقم 11. وهذا يعني أن القيمة الجديدة للمتغير A ستكون 11.

وفي ما يأتي يفترض ذلك منفذ الخوارزميات للعمل مع الكميات هو جهاز كمبيوتر. يمكن بناء أي خوارزمية من الأوامر تعيينات, مدخل, انتاج, المتفرعةو دورة.

أمر الإدخال- أمر يتم من خلاله تعيين القيم المتغيرة من خلال أجهزة الإدخال (على سبيل المثال، لوحة المفاتيح).

مثال: مدخلأ- إدخال قيمة المتغير أ من لوحة مفاتيح الكمبيوتر.

أمر الإخراج: أمر يعرض قيمة الكمية على جهاز إخراج الكمبيوتر (مثل الشاشة).

مثال: خاتمة X - يتم عرض قيمة المتغير X على الشاشة.

أمر الفرع- يقسم الخوارزمية إلى مسارين حسب بعض الشروط؛ ثم ينتقل تنفيذ الخوارزمية إلى الاستمرارية العامة. يمكن أن يكون التفرع كاملاً أو غير كامل. وصف التفرع في المخططات الكتلية وفي اللغة الخوارزمية:

هنا، تعني السلسلة أمرًا تسلسليًا واحدًا أو أكثر؛ كيلو فولت - نهاية المتفرعة.

أمر حلقةيضمن التنفيذ المتكرر لسلسلة من الأوامر (نص الحلقة) بناءً على بعض الشروط.

حلقة مع شرط مسبق- حلقة يتكرر تنفيذها حتى يصبح شرط الحلقة صحيحًا:

حلقة مع المعلمة- التنفيذ المتكرر لجسم الحلقة أثناء تشغيل معلمة العدد الصحيح من خلال مجموعة جميع القيم من البداية (In) إلى النهاية (Ik):

مثال.يتم إعطاء اثنين من الكسور البسيطة. قم بإنشاء خوارزمية للحصول على الكسر الناتج عن قسمته.
حل.في الصورة الجبرية، يبدو حل المشكلة كما يلي:
أ/ب: ج/د = أ*د/ب*ج = م/ن
البيانات الأولية هي أربعة كميات صحيحة: أ، ب، ج، د. والنتيجة هي عددين صحيحين م و ن.

الطحالبتقسيم الكسور
متصلأ، ب، ج، د، م، ن
بدء الإدخالا ب ت ث
م:=أ*د
ن:=ب*ج
إخراج "البسط ="، م
إخراج "المقام ="، ن
كوي

يرجى ملاحظة أنه لإخراج النص (أي تسلسل أحرف)، يجب كتابته بين علامتي اقتباس في الأمر خاتمة.

Efimova O.، Morozov V.، Ugrinovich N. دورة في تكنولوجيا الكمبيوتر مع أساسيات علوم الكمبيوتر. درس تعليميللمدرسة الثانوية. - م: شركة ذات مسؤولية محدودة "دار النشر AST"؛ ايه بي اف، 2000
ورشة عمل كتاب المشكلة في علوم الكمبيوتر. في مجلدين / إد. I. سيماكينا، E. هينر. - م: مختبر المعرفة الأساسية، 2001.
أوجرينوفيتش ن. علوم الكمبيوتر و تكنولوجيا المعلومات. الصفوف 10-11 - م: مختبر المعرفة الأساسية، JSC "كتب موسكو المدرسية"، 2001

المهام والاختبارات حول موضوع "الخوارزميات والمنفذين"

رسام إدارة الفنان - الخوارزميات الصف السادس
الدروس: 4 واجبات: 9 اختبارات: 1
2 مهام: 9 اختبارات: 1

عزيزي الطالب!

تعد معرفة موضوع "الخوارزميات والمنفذين" ضرورية في المقام الأول لمزيد من دراسة البرمجة. تم اختيار لغة البرمجة QBasic كأساس لدراسة البرمجة. لقد تخلينا عن فكرة تضمين Visual Basic أو أي لغة برمجة كائنية التوجه أخرى في الدورة التدريبية لدينا، نظرًا لأن هذا النهج لم يتم استخدامه على نطاق واسع بعد في معظم المدارس الثانوية في الاتحاد الروسي. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد البرمجة الموجهة للكائنات على مبادئ برمجة Dos الكلاسيكية.

تم تصميم دورتنا لبرنامج التعليم العام. عند التحضير لامتحانات القبول في تكنولوجيا المعلومات للجامعات، تحتاج إلى التعرف على تفاصيل دراسة البرمجة في جامعة معينة. في بعض الحالات، من الضروري إجراء دراسة متعمقة لعدد من المواضيع، على سبيل المثال، "المصفوفات". يجب أن تنتبه لذلك عند دراسة أدبيات البرمجة، ربما يجب عليك استخدام توصيات منهجيةحول التحضير للامتحانات التي يتم نشرها حاليًا في معظم مؤسسات التعليم العالي.

في الختام، نلاحظ أن تحقيق "الأكروبات" في البرمجة لا يمكن تحقيقه إلا من خلال الممارسة المستمرة وحل مشاكل تطبيقية محددة.

شعبية في الفئة: