Thực tế, mọi thứ trong thế giới của chúng ta đều tuân theo một số luật và quy tắc. Khoa học hiện đại không đứng yên, nhờ đó nhân loại biết được rất nhiều công thức và thuật toán, nhờ đó, bạn có thể tính toán và tái tạo nhiều hành động và cấu trúc do tự nhiên tạo ra, và làm sống động những ý tưởng do con người phát minh ra.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích các khái niệm cơ bản của thuật toán.
Lịch sử xuất hiện của các thuật toán
Thuật toán - một khái niệm xuất hiện vào thế kỷ XII. Bản thân từ "thuật toán" xuất phát từ cách giải thích bằng tiếng Latinh tên của nhà toán học Trung Đông nổi tiếng Muhammad al-Khwarizmi, người đã viết cuốn sách "Về cách đếm của người Ấn Độ". Cuốn sách này mô tả cách viết chính xác các số tự nhiên bằng chữ số Ả Rập và mô tả thuật toán của các hành động với một cột trên các số như vậy.
Vào thế kỷ 12, cuốn sách "Về tài khoản người da đỏ" được dịch sang tiếng Latinh, và sau đó định nghĩa này xuất hiện.
Tương tác của thuật toán với con người và máy móc
Sáng tạothuật toán yêu cầu một cách tiếp cận sáng tạo, do đó, chỉ một sinh vật sống mới có thể tạo ra một danh sách các hành động tuần tự mới. Nhưng để thực hiện các hướng dẫn hiện có, không nhất thiết phải ảo tưởng, ngay cả công nghệ vô hồn cũng có thể xử lý việc này.
Một ví dụ tuyệt vời về việc tuân theo chính xác một chỉ dẫn nhất định là một lò vi sóng trống vẫn tiếp tục hoạt động mặc dù không có thức ăn bên trong.
Một chủ thể hoặc một đối tượng không cần hiểu bản chất của thuật toán được gọi là trình thực thi chính thức. Một người cũng có thể trở thành người thực thi chính thức, nhưng trong trường hợp hành động này hoặc hành động khác không có lợi, người thực thi có tư duy có thể làm mọi thứ theo cách của mình. Vì vậy, đối tượng thực hiện chính là máy tính, lò vi sóng, điện thoại và các thiết bị khác. Khái niệm thuật toán trong khoa học máy tính là quan trọng hàng đầu. Mỗi thuật toán được biên dịch với kỳ vọng của một đối tượng cụ thể, có tính đến các hành động được phép. Những đối tượng mà đối tượng có thể áp dụng hướng dẫn tạo thành môi trường của người thực thi.
Thực tế, mọi thứ trong thế giới của chúng ta đều tuân theo một số luật và quy tắc. Khoa học hiện đại không đứng yên, nhờ đó nhân loại biết rất nhiều công thức và thuật toán, theo đó bạn có thể tính toán và tái tạo nhiều hành động và sáng tạo của tự nhiên và làm cho cuộc sống những ý tưởng do con người phát minh ra. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích các khái niệm cơ bản của thuật toán.
Thuật toán là gì?
Hầu hết các hoạt động mà chúng ta thực hiện trong suốt cuộc đời của mình đều yêu cầu tuân thủ một số quy tắc. Từ bao nhiêu một người có ý tưởng đúng về / u200b / u200bitanh ta nên làm gì, làm như thế nào và theo trình tự nào, phụ thuộc vào chất lượng và kết quả của nhiệm vụ được giao cho anh ta. Từ khi còn nhỏ, các bậc cha mẹ đã cố gắng phát triển cho con mình một thuật toán cho các hành động chính, ví dụ: thức dậy, dọn dẹp giường, rửa và đánh răng, tập thể dục, ăn sáng, v.v., danh sách mà một người làm. tất cả cuộc sống của anh ấy vào buổi sáng cũng có thể được coi là một loại thuật toán.
Thuật toán là một khái niệm đề cập đến một tập hợp các hướng dẫn mà một người cần tuân theo để giải quyết một vấn đề nhất định.
Nói chung, thuật toán có nhiều định nghĩa, một số nhà khoa học mô tả nó theo cách khác nhau.
Nếu thuật toán được một người sử dụng hàng ngày là khác nhau đối với mọi người và có thể thay đổi tùy thuộc vào độ tuổi và tình huống mà người biểu diễn tự nhận ra, thì tập hợp các hành động cần phải thực hiện để giải quyết một vấn đề toán học hoặc sử dụng công nghệ giống nhau cho tất cả mọi người và luôn luôn giống nhau.
Có một khái niệm khác nhau về thuật toán, các loại thuật toán cũng khác nhau - ví dụ: đối với một người theo đuổi mục tiêu và đối với công nghệ.
Trong thời đại công nghệ thông tin của chúng ta, mọi người hàng ngày làm theo một loạt các hướng dẫn do người khác tạo ra trước họ, bởi vì công nghệ yêu cầu thực hiện chính xác một loạt các hành động khi được sử dụng. Vì vậy, nhiệm vụ chính của giáo viên trong trường học là dạy trẻ cách sử dụng thuật toán, nhanh chóng nắm bắt và thay đổi các quy tắc đã có cho phù hợp với tình hình hiện tại. Cấu trúc của thuật toán là một trong nhữngcác khái niệm, được nghiên cứu trong bài học toán học và khoa học máy tính ở mọi trường học.
Các thuộc tính cơ bản của thuật toán
1. Tính rời rạc (chuỗi các hành động riêng lẻ) - bất kỳ thuật toán nào cũng nên được biểu diễn dưới dạng một chuỗi các hành động đơn giản, mỗi thuật toán sẽ bắt đầu sau khi hoàn thành việc trước đó.
2. Tính chắc chắn - mỗi hành động của thuật toán phải đơn giản và rõ ràng đến mức người thực hiện không có bất kỳ câu hỏi nào và không có quyền tự do hành động.
3. Hiệu quả - mô tả thuật toán phải rõ ràng và đầy đủ để sau khi thực hiện tất cả các hướng dẫn, tác vụ đạt đến kết thúc logic của nó.
4. Ký tự khối lượng - thuật toán nên được áp dụng cho toàn bộ các bài toán, chỉ có thể giải được bằng cách thay đổi các số trong thuật toán. Mặc dù có ý kiến cho rằng điểm cuối cùng không áp dụng cho các thuật toán mà cho tất cả các phương pháp toán học nói chung.
Thông thường, ở các trường học, để giúp trẻ hiểu rõ hơn về các thuật toán, giáo viên sử dụng ví dụ về nấu ăn từ sách dạy nấu ăn, làm thuốc theo đơn hoặc quy trình sản xuất xà phòng dựa trên một lớp học chính. Tuy nhiên, khi tính đến thuộc tính thứ hai của thuật toán, nói rằng mỗi mục của thuật toán phải rõ ràng đến mức nó có thể được thực hiện bởi hoàn toàn bởi bất kỳ người nào và thậm chí là máy móc, chúng ta có thể kết luận rằng bất kỳ quá trình nào đòi hỏi ít nhất một số loại của trí tưởng tượng, thuật toán không thể được đặt tên. Và nấu ăn và may vá đòi hỏi những kỹ năng nhất định và trí tưởng tượng phát triển tốt.
Có nhiều loại thuật toán khác nhau,nhưng có ba cái chính.
Thuật toán tuần hoàn
Trong loại này, một số mục được lặp lại nhiều lần. Danh sách các hành động phải được lặp lại để đạt được mục tiêu được gọi là phần thân của thuật toán.
Lặp lại một vòng lặp là việc thực hiện tất cả các mục có trong phần thân của vòng lặp. Các phần của vòng lặp được thực hiện liên tục một số lần nhất định được gọi là một vòng lặp với một số cố định số lần lặp lại.
Những phần đó của chu kỳ, tần suất phụ thuộc vào một số điều kiện, được gọi là không xác định.
Loại chu kỳ đơn giản nhất là cố định.
Có hai loại thuật toán tuần hoàn:
- Vòng lặp với điều kiện tiên quyết. Trong trường hợp này, phần thân của vòng lặp sẽ kiểm tra điều kiện của nó trước khi nó được thực thi.
- Một vòng lặp với điều kiện sau. Trong vòng lặp có điều kiện sau, điều kiện được kiểm tra sau khi kết thúc vòng lặp.
Các loại thuật toán tuyến tính
Hướng dẫn của các mạch như vậy được thực hiện một lần theo thứ tự được trình bày. Ví dụ, quá trình dọn giường hoặc đánh răng có thể được coi là một thuật toán tuyến tính. Loại này cũng bao gồm các ví dụ toán học, trong đó chỉ có các phép toán cộng và trừ.
Thuật toán phân nhánh
Có một số tùy chọn trong một loại phân nhánh, tùy chọn nào sẽ được áp dụng tùy thuộc vào điều kiện.
Ví dụ. Câu hỏi: "Có mưa không?" Các tùy chọn trả lời: "Có" hoặc "Không". Nếu một"có" - mở ô, nếu "không" - cất ô vào túi.
Thuật toán bổ trợ
Thuật toán bổ trợ có thể được sử dụng trong các thuật toán khác bằng cách chỉ xác định tên của nó.
Thuật ngữ được tìm thấy trong thuật toán
Điều kiện nằm giữa các từ "nếu" và "thì".
Ví dụ: nếu bạn biết tiếng Anh, hãy nhấn một phím. Trong câu này, phần của cụm từ "bạn biết tiếng Anh" sẽ là điều kiện.
Dữ liệu là thông tin mang tải ngữ nghĩa nhất định và được trình bày theo cách có thể được truyền và sử dụng cho thuật toán này.
Quy trình thuật toán - giải quyết một vấn đề theo một thuật toán sử dụng dữ liệu nhất định.
Cấu trúc của thuật toán
Thuật toán có thể có cấu trúc khác. Để mô tả một thuật toán, khái niệm về thuật toán cũng phụ thuộc vào cấu trúc của nó, bạn có thể sử dụng một số cách khác nhau, ví dụ: bằng lời nói, đồ họa, sử dụng ngôn ngữ thuật toán được phát triển đặc biệt.
Phương pháp nào sẽ được sử dụng phụ thuộc vào một số yếu tố: mức độ phức tạp của nhiệm vụ, quy trình giải quyết vấn đề cần chi tiết đến mức nào, v.v.
Phiên bản đồ họa của thuật toán
Thuật toán đồ họa - một khái niệm ngụ ý việc phân rã các hành động cần được thực hiện để giải quyết một vấn đề cụ thể, theo các hình dạng hình học nhất định.
Sơ đồ đồ họa không được hiển thị ngẫu nhiên. Để họ có thểđể hiểu bất kỳ người nào, sơ đồ và biểu đồ cấu trúc Nassi-Schneiderman thường được sử dụng nhất.
Ngoài ra, sơ đồ khối được vẽ theo GOST-19701-90 và GOST-19.003-80. Các số liệu đồ họa được sử dụng trong thuật toán được chia thành:
- Cơ bản. Các hình ảnh chính được sử dụng để chỉ ra các thao tác cần thiết để xử lý dữ liệu khi giải quyết một vấn đề.
- Phụ trợ. Hình ảnh bổ trợ là cần thiết để chỉ ra các yếu tố riêng lẻ, không phải quan trọng nhất, để giải quyết vấn đề.
Trong thuật toán đồ họa, các hình dạng hình học được sử dụng để biểu diễn dữ liệu được gọi là khối.
Tất cả các khối đi theo trình tự "từ trên xuống dưới" và "từ trái sang phải" - đây là hướng dòng chảy chính xác. Với trình tự chính xác, các đường nối các khối với nhau không hiển thị hướng. Trong các trường hợp khác, hướng của các đường được biểu thị bằng các mũi tên.
Một lược đồ thuật toán đúng không được có nhiều hơn một lần thoát khỏi các khối xử lý và ít hơn hai lần thoát khỏi các khối chịu trách nhiệm cho các phép toán logic và kiểm tra điều kiện.
Làm thế nào để xây dựng một thuật toán một cách chính xác?
Cấu trúc của thuật toán, như đã đề cập ở trên, phải được xây dựng theo GOST, nếu không, người khác sẽ không thể hiểu và truy cập được.
Phương pháp ghi âm chung bao gồm các mục sau:
Tên mà nó sẽ rõ ràng vấn đề có thể được giải quyết bằng cách sử dụng chương trình này.
Mỗi thuật toán phải có phần bắt đầu và kết thúc được đánh dấu rõ ràng.
Thuật toántất cả dữ liệu, cả đầu vào và đầu ra, phải được mô tả rõ ràng và rõ ràng.
Khi biên dịch thuật toán, cần lưu ý các thao tác cho phép thực hiện các thao tác cần thiết để giải quyết vấn đề trên dữ liệu đã chọn. Chế độ xem gần đúng của thuật toán:
- Chema name.
- Dữ liệu.
- Bắt đầu.
- Đội.
- Hết.
Cấu tạo mạch phù hợp sẽ tạo điều kiện thuận lợi rất nhiều cho việc tính toán các thuật toán.
Các hình dạng hình học chịu trách nhiệm cho các hành động khác nhau trong thuật toán
Hình bầu dục nằm ngang - đầu và cuối (dấu kết thúc).
Hình chữ nhật nằm ngang - phép tính hoặc các hành động khác (ký hiệu quy trình).
Hình bình hành nằm ngang - đầu vào hoặc đầu ra (dấu dữ liệu).
Hình thoi nằm ngang - kiểm tra điều kiện (dấu hiệu quyết định).
Hình lục giác dài, ngang - sửa đổi (dấu hiệu của sự chuẩn bị).
Mô hình thuật toán được hiển thị bên dưới.
Phiên bản công thức-lời nói của cấu trúc thuật toán.
Các thuật toán bằng lời nói công thức được viết ở dạng tùy ý, bằng ngôn ngữ chuyên môn của lĩnh vực mà nhiệm vụ thuộc về. Mô tả các hành động theo cách này được thực hiện bằng các từ và công thức.
Khái niệm thuật toán trong khoa học máy tính
Trong lĩnh vực máy tính, mọi thứ đều dựa trên các thuật toán. Nếu không có hướng dẫn rõ ràng được nhập dưới dạng mã đặc biệt, không có kỹ thuật nào hoạt động hoặcchương trình. Tại các bài học về khoa học máy tính, học sinh đang cố gắng đưa ra các khái niệm cơ bản về thuật toán, dạy họ cách sử dụng chúng và tự tạo chúng.
Tạo và sử dụng các thuật toán trong khoa học máy tính là một quá trình sáng tạo hơn, chẳng hạn như làm theo các hướng dẫn để giải một vấn đề trong toán học.
Ngoài ra còn có một chương trình đặc biệt "Thuật toán" giúp những người chưa hiểu biết về lĩnh vực lập trình có thể tạo ra chương trình cho riêng mình. Một nguồn tài nguyên như vậy có thể trở thành một trợ thủ đắc lực cho những ai đang bước những bước đầu tiên trong ngành khoa học máy tính và muốn tạo trò chơi của riêng họ hoặc bất kỳ chương trình nào khác.
Mặt khác, bất kỳ chương trình nào cũng là một thuật toán. Nhưng nếu thuật toán chỉ mang các hành động cần thực hiện bằng cách chèn dữ liệu của nó, thì chương trình đã mang dữ liệu hoàn chỉnh. Một điểm khác biệt nữa là chương trình có thể được cấp bằng sáng chế và tài sản riêng, nhưng thuật toán thì không. Thuật toán là một khái niệm rộng hơn một chương trình.
Kết
Trong bài viết này, chúng tôi đã phân tích khái niệm thuật toán và các loại của nó, học cách viết các lược đồ đồ họa một cách chính xác.
