Особенности изучения алгоритмизации программирования в основной школе

Идентификатор - это  имя,  свободно избираемое программистом для элементов программы (Процедур,  Функций, Констант, Переменных и Типов данных). Идентификатор должен удовлетворять следующим условиям:

• должен начинаться с латинской буквы или с символа подчёркивания;
• TP не различает большие и малые буквы;
• начиная  со второй позиции можно применять наряду с буквами цифры;
• пробел  в  TP  является  разделителем  и не может присутствовать внутри идентификатора;
• зарезервированные слова (такие как begin, end, program в качестве идентификатора не допускаются; - max длина идентификатора при сравнениях 63 символа.

Тело программы

• начинается словом begin,  а заканчивается словом end с точкой, которая является признаком конца программы.

Операция присваивания применяется для записи информации в объявленную в  программе  переменную. Знак операции присваивания ":=" двоеточие равно.

Оператор ввода информации - Readln(a);

Операторы вывода информации - Writeln.

Чтобы вывести текстовое  сообщение на экран, его необходимо ограничить  специальными  знаками апострофа.  Write('Эта строка, от апострофа до апострофа, будет выведена.');

Пример:

 

3. Понятие алгоритма

 

Появление алгоритмов связано  с именем 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. Само слово «алгоритм» возникло в Европе после перевода на латынь книги этого среднеазиатского математика, в котором его имя писалось как «Алгоритми».

Научное определение понятия алгоритма  дал А.Черч в 1930 году. Позже и другие математики вносили свои уточнения  в это определение.

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.

В дальнейшем дается определение понятие  алгоритма.

Под алгоритмом понимают понятное и  точное предписание (указание) исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи.

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

Алгоритм - понятное и точное предписание  исполнителю выполнить конечную последовательность команд, приводящую от исходных данных к искомому результату.

Всякий алгоритм составляется в  расчете на определенного исполнителя. Им может быть человек, робот, компьютер и др. Вопрос о рассмотрении человека в этом качестве является спорным, но в рамках данной работы мы будем придерживаться мнения о человеке, как исполнителе алгоритма.

Исполнитель – объект, который выполняет алгоритм.

Алгоритм может выполнить тот, кто понимает все его команды  и может их выполнить. Таким образом, мы видим, что алгоритм не имеет смысла, если неизвестны или не учитываются  возможности того, кто будет исполнять  этот алгоритм, то есть возможности  исполнителя. Поэтому нам потребуется еще одно определение «система команд исполнителя».

Система команд исполнителя – совокупность команд, которые данный исполнитель умеет выполнить.

Многие алгоритмы, составленные для  исполнителя-человека, часто предполагают наличие у человека некоторого дополнительного объема знаний, умений, интуиции и, естественно, здравого смысла. Например, в алгоритме перехода улицы предполагается, что исходное положение пешехода (исполнителя алгоритма) — лицом к улице, что он будет переходить улицу в разрешенном для этого месте. Предполагается также, что пешеход сообразит, что пропускать нужно транспорт, который не стоит, а движется, причем в сторону пешехода, и находится уже недалеко от перехода. Эти и множество других на первый взгляд мелочей нужно было бы обязательно учесть, если бы алгоритм предназначался для самостоятельных прогулок по городу робота.

Создание и использование в  качестве исполнителей различных автоматов, роботов и компьютеров предъявляют  очень строгие требования к точности описания алгоритмов их работы. Это связано с тем, что каждое автоматическое устройство имеет ограниченный, строго определенный набор законченных действий, которые (и только такие) оно может исполнять.

Для выполнения всякой работы, решения  поставленной задачи исполнитель на входе получает алгоритм и исходные данные, а на выходе получает требуемые результаты.

Иногда при выполнении алгоритма  возникает ситуация, когда исполнитель  не может выполнить очередное  предписание, несмотря на то что оно  имеется в его системе команд. Такую ситуацию называют отказом.

Например, дан следующий алгоритм для исполнителя – человека.

1. Сделать один шаг вперед.

2. Повернуться направо.

3. Поднять вверх правую руку.

4. Поднять вверх левую руку.

5. Опустить вниз правую руку.

6. Поднять вверх левую руку

При выполнении шестой команды  алгоритма исполнитель обнаруживает, что выполнить это предписание  не удается, так как его рука уже находится в поднятом состоянии.

Как вы поняли, каждый алгоритм должен быть понятен исполнителю, поэтому  алгоритм должен быть записан на понятном для исполнителя языке, и эта  запись называется программой.

Программа - запись алгоритма  на языке исполнителя.

Основными свойствами алгоритма  являются:

детерминированность (определенность). Это свойство указывает, что любое  действие в алгоритме должно быть строго и недвусмысленно определено и описано для каждого случая;

результативность. Указывает  на наличие таких исходных данных, для которых реализуемый по заданному алгоритму вычислительный процесс должен через конечное число шагов остановиться и выдать искомый результат;

массовость. Это свойство предполагает, что алгоритм должен быть пригоден для решения всех задач данного типа. Свойство массовости подразумевает использование переменных в качестве исходных данных алгоритма;

дискретность. Означает расчлененность определяемого алгоритмом вычислительного процесса на отдельные  этапы, возможность выполнения которых исполнителем не вызывает сомнений. Только выполнив одну команду, исполнитель может приступить к выполнению следующей;

Понятность. Алгоритм должен быть понятен исполнителю и исполнитель  должен быть в состоянии выполнить  его команды.

 

 

1.4 Формы представления алгоритма

 

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, программа (алгоритмический язык).

Словесный способ представления несложен, но имеет недостатки. Главный недостаток состоит в том, что при таком способе допускается некоторая произвольность изложения, нет четких стандартов описания. Сложные задачи с анализом условий, с повторяющимися действиями и возвратами к предыдущим пунктам трудно представляются в словесном и словесно-формульном виде.

Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический способ записи алгоритмов. Одной из форм такого представления являются рисунки, но более строгая формализованная форма – это схемы или графы.

Наиболее распространенной формой представления алгоритма является блок-схема.

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.

• Арифметический блок

(операции присваивания)

Блок ввода – вывода

информации

• Условный (логический)

блок - проверка условия

• Блок начала – конца

алгоритма

• Соединитель – для соединения

удаленных блоков

 

Любой, даже самый сложный алгоритм, можно представить с помощью трех основных конструкций (структур): последовательности, ветвления и цикла. Каждая структура имеет один вход и один выход.

• В структуре «последовательность» действия выполняются последовательно, сверху вниз, без возвратов (рис. 1, а);
• В структуре «ветвление» выполняется либо одна, либо другая группа действий в зависимости от истинности (выполнения) или ложности (невыполнения) условия
• В структуре «цикл» действия повторяются до тех пор, пока выполняется заданное условие

 

Рис. 1 – Выполнение заданных условий

 

В зависимости от того, какие базовые структуры использованы при составлении алгоритмов, различают три основные разновидности алгоритмов:

• линейный;
• ветвящийся;
• циклический.

Линейным называется такой алгоритм, в котором все этапы решения задачи выполняются в естественном порядке следования записи этих этапов.

Ветвящимся называется такой алгоритм, в котором выбор направления обработки информации зависит от исходных или промежуточных данных (от результатов проверки выполнения какого-либо логического условия).

Различают полную и неполную форму ветвления.

При полной форме ветвления действия выполняются в обоих случаях: и при истинности и при ложности условия. Ей соответствует следующее выражение: если <условие>, то <действие 1>, иначе <действие 2>.

Неполной форме ветвления соответствует выражение: если <условие>, то <действие 1>.

Циклом называется многократно повторяемый участок вычислений. Алгоритм, содержащий один или несколько циклов, называется циклическим.

Основные понятия циклического алгоритма:

1. счетчик цикла – переменная, которая изменяет свое значение при переходе от цикла к циклу;
2. тело цикла – действия, которые повторяются;
3. начальное значение счетчика цикла – значение, от которого начинает изменяться счетчик цикла;
4. конечное значение счетчика цикла – значение, до которого изменяется счетчик цикла;
5. шаг – значение, на которое изменяется счетчик цикла.

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.

Вспомогательный алгоритм — это блок последовательных действий в основном алгоритме, который выделен в качестве самостоятельного алгоритма, имеющего свое имя. [3]

Вспомогательные алгоритмы выступают в качестве сменных блоков алгоритма, которые могут быть составлены заранее и использованы в разных блок-схемах. Чем крупнее блоки, тем легче проходит сборка алгоритма. Вспомогательный алгоритм всегда является вложенным, если он включается в другой алгоритм. Но вложенная конструкция не является вспомогательным алгоритмом до тех пор, пока ей не дано имя.

К вспомогательным алгоритмам можно отнести процедуры, которые описываются перед выполнением основной программы и служат для выполнения одинаковых действий с различными параметрами.

При разработке алгоритма необходимо пройти минимум две стадии – сначала алгоритм должен быть понятен тому, кто его разрабатывает, а затем его следует преобразовать с учетом специфики среды. В том случае, если эти действия станет выполнять сам разработчик алгоритма, вторая стадия будет отсутствовать.

 

1.5 Учебный алгоритмический язык

 

Учебный алгоритмический язык - это средство для записи алгоритмов в виде, промежуточном между записью алгоритма на естественном (человеческом) языке и записью на языке ЭВМ (языке программирования).