Способы описания алгоритмов: особенности и рекомендации

Под алгоритмом принято подразумевать определенную последовательность действий какого-то исполнителя, направленную на достижение поставленной цели.

Алгоритм в информатике

В настоящее время используются разные способы описания алгоритмов в информатике. Они считаются в данной области основополагающим понятием. Своим названием они обязаны арабскому математику аль-Хорезми. В одном из произведений он сформулировал особенности операций над числами, производимыми при делении столбиком. Чуть позже данный термин стали применять для характеристики последовательности действий, которая дает нужный результат на основании обработки исходных данных.

Особенности алгоритмических действий

Существуют такие способы описания алгоритмов, как автоматический и ручной. Их разработка, независимо от степени сложности, является творческим и длительным процессом.

Рассмотрим подробнее общие характеристики алгоритмов. С помощью их в информатике можно проводить определенные вычисления, описания конкретных объектов.

Основные способы описания алгоритмов связаны со следующими свойствами:

• дискретностью;
• массовостью;
• результативностью;
• определенностью.

Дискретность

Раздельность набора отдельных команд заключается в том, что с его помощью можно решить проблему в виде последовательности шагов. Каждый отдельный этап можно выполнять только после того, как будет выполнен предыдущий шаг.

Рассматривая основные способы описания алгоритмов, отметим, что именно дискретность дает возможность поэтапной проверки правильности выполненных действий.

Определенность

В информатике недопустимы вольности, все действия подчиняются строгой логичности, должны быть четкими и однозначными. Только в таком случае можно будет рассчитывать на механическое выполнение определенных действий, получение желаемого результата, к примеру обработки информации об объекте, полученной в ходе лабораторных исследований.

Подобные способы описания алгоритмов позволяют достигать конечного результата, не применяя каких-либо дополнительных данных.

Результативность

Для решения поставленной задачи в алгоритме выделяют ограниченное количество этапов. Пользователь, который пользуется подобной последовательностью, убежден в том, что при соблюдении инструкции он сможет достигнуть оставленного результата.

Массовость

Какими еще свойствами характеризуется алгоритм? Понятие, способы описания рассмотрим позже, пока отметим его массовость. Речь идет о таком наборе команд, который позволяет решать общие задачи. Последовательность действий создают не для отдельного случая, а для целого ряда проблем, отличающихся только начальными характеристиками.

Различные способы описания алгоритмов дают представление об их особенностях, возможности применения в информатике.

Разновидности алгоритмов

В зависимости от того, для какой цели он разрабатывается, существует несколько видов алгоритмов:

• механические виды направлены на выполнение конкретной последовательности действий;
• гибкие варианты предполагают решение поставленной задачи на основе ассоциаций и аналогий;
• линейные последовательности действий предполагают поочередное выполнение отдельных команд;
• разветвляющиеся типы содержат несколько отдельных веток, которые позволяют выполнять поставленную цель;
• циклические типы предполагают многократное повторение нескольких действий.

Алгоритмизация

Разнообразные алгоритмы, свойства алгоритмов, способы описания алгоритмов - все это рассматривается в отдельном разделе информатики. Сначала разрабатывается специальная структура, состоящая из набора команд, которую потом применяют на последующих этапах работы. Структурная схема представляет собой запись шагов, представленных в виде блоков, которые объединены между собой отдельными стрелками.

Каждый блок в информатике считается отдельным шагом набора определенных инструкций. Подобный вариант представления алгоритма существенно облегчает его написание, упрощает процесс отладки программ.

Требования

Графический способ описания алгоритма предполагает соответствие его специальным правилам. Остановимся на них подробнее. Согласно первому правилу для составления алгоритма нужны объекты, которые именуют данными. Сначала выполняют обработку с помощью первичной информации, результатом работы является получение конечного результата.

Второе правило предполагает наличие памяти, в которой размещаются данные. Память включает в себя именованные ячейки, которые называют переменными.

Третье – это дискретность: алгоритм составлен из команд, в которых конечно число данных. Четвертое правило предполагает детерминированность, пятое – результативность.

Способы описания алгоритмов в информатике зависят от конкретных программно-аппаратных платформ. Описание включает в себя две части. В одной упоминают сами алгоритмы, а также их свойства, а вторая часть связана с характеристикой специфики их программной реализации.

Данное подразделение было сделано для того, чтобы охарактеризовать основные способы описания алгоритмов, а также учесть вероятность их применения на параллельных вычислительных системах.

Свойства алгоритмов

Они не зависят от особенностей вычислительных систем, имеют безоговорочную ценность. Его нужно сделать однократно, после чего на протяжении длительного временного промежутка можно применять готовую последовательность в разнообразных программно-аппаратных средах.

Общее описание алгоритма

Существуют разнообразные части, которые включены в последовательность действий в информатике. Первый раздел содержит описание объектов, для которых он предназначен. В случае необходимости в описание также включают формулы, ссылки на иные источники алгоритмов.

Оно должно быть достаточным для осознания специфики решаемой задачи, понятным для обычного пользователя. Математические символы должны давать возможность для однозначного решения поставленной задачи любому, кто владеет царицей наук.

Вычислительная основа

Словесный способ описания алгоритмов подходит для предметов, смежных с информатикой, не предполагающих серьезных вычислительных действий. Алгоритмы, создаваемые для программных аппаратов, содержат вычислительное ядро. Оно должно совпадать с описываемым алгоритмом, в противном случае сложно будет вести речь о его эффективности и результативности.

Макроструктура алгоритма

Среди типичных вариантов макроопераций, встречающихся в практике, выделим: скалярное произведение нескольких векторов, определение минимального показателя в массиве, решение системы уравнений малого порядка, определение суммы векторов, сортировку, определение обратной матрицы.

Для чего нужны разнообразные алгоритмы? Это необходимо для отображения на макроуровне всех деталей проводимых операций, получения гарантированного результата. На практике такие вычисления позволяют получать детальную информацию о рассматриваемом объекте, использовать их для вычислительных платформ.

Схема реализации

Предполагается описание всех шагов, которые должны быть выполнены для того, чтобы провести последовательную реализацию алгоритма. Разнообразные способы описания алгоритмов помогают составлять блок-схемы, фрагменты, детали решаемой задачи на различных языках программирования.

При создании полноценной схемы реализации составленного алгоритма важно продумывать каждый шаг, чтобы элементарные операции отвечали общей последовательности действий.

При описании схемы можно применять и некоторые словесные пояснения, которые отражают определенные нюансы данного алгоритма, а также специфику его реализации. Допускается компромисс между временем функционирования алгоритма и объемом оперативной памяти, а также между доступностью описания и применяемыми структурами данных.

Например, возможна такая ситуация, при которой потребуется введение дополнительных временных массивов либо отказ от применения компактных специальных схем хранения имеющихся данных, повышение степени доступности алгоритма для разнообразных операционных систем.

Заключение

При описании любого алгоритма можно пользоваться разнообразными возможностями, подразумевающими поворачивание графа при его отображении на мониторе компьютера с целью выбора самого удобного угла обзора, отражение ярусной и параллельной форму графа, а также разметку вершин. Входные и выходные данные алгоритма помогают описывать структуру, объем, а также его свойства и особенности.