Khi nghiên cứu khoa học máy tính, người ta chú ý rất nhiều đến việc nghiên cứu các thuật toán và các loại của chúng. Nếu không biết thông tin cơ bản về chúng, bạn không thể viết một chương trình hoặc phân tích công việc của nó. Việc nghiên cứu các thuật toán bắt đầu trong khóa học khoa học máy tính của trường. Hôm nay chúng ta sẽ xem xét khái niệm thuật toán, các thuộc tính của thuật toán, các loại.
Khái niệm
Thuật toán là một chuỗi các hành động nhất định dẫn đến việc đạt được một kết quả cụ thể. Khi biên dịch một thuật toán, mỗi hành động của người biểu diễn được quy định chi tiết, điều này sẽ giúp anh ta giải quyết vấn đề sau này.
Khá thường xuyên, các thuật toán được sử dụng trong toán học để giải quyết một số vấn đề nhất định. Vì vậy, nhiều người biết đến thuật toán giải phương trình bậc hai với tìm kiếm phân biệt.
Thuộc tính
Trước khi xem xét các loại thuật toán trong khoa học máy tính, cần phải tìm ra các thuộc tính cơ bản của chúng.
Trong số các thuộc tính chính của thuật toán, điều sau đây cần được đánh dấu:
- Thuyết quyết định, tức làsự chắc chắn. Thực tế là bất kỳ thuật toán nào cũng liên quan đến việc thu được một kết quả nhất định cho những kết quả ban đầu nhất định.
- Năng suất. Có nghĩa là nếu có một loạt dữ liệu ban đầu, sau khi thực hiện một loạt các bước, một kết quả nhất định, mong đợi sẽ đạt được.
- Nhân vật đại chúng. Một thuật toán được viết một lần có thể được sử dụng để giải quyết tất cả các vấn đề thuộc một loại nhất định.
- Rời rạc. Nó ngụ ý rằng bất kỳ thuật toán nào cũng có thể được chia thành nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn đều có mục đích riêng.
Cách viết
Bất kể bạn xem xét loại thuật toán khoa học máy tính nào, vẫn có một số cách để viết chúng.
- Bằng lời nói.
- Hình thức-lời nói.
- Hình ảnh.
- Ngôn ngữ thuật toán.
Thuật toán thường được mô tả dưới dạng sơ đồ khối, sử dụng các ký hiệu đặc biệt được cố định bởi các GOST.
Loài chính
Có ba phương án chính:
- Thuật toán tuyến tính.
- Thuật toán phân nhánh, hoặc phân nhánh.
- Theo chu kỳ.
Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét các loại thuật toán trong khoa học máy tính, các ví dụ sẽ giúp bạn hiểu cách chúng hoạt động chi tiết hơn.
Tuyến tính
Đơn giản nhất trong khoa học máy tính là thuật toán tuyến tính. Nó giả định một chuỗi các hành động. Hãy để chúng tôi đưa ra ví dụ đơn giản nhất về một thuật toán loại này. Hãy gọi nó là "Bộ sưu tập của trường".
1. Chúng tôi thức dậy khi chuông báo thức đổ chuông.
2. Đang rửa sạch.
3. Đánh răng.
4. Chúng tôi làm bài tập.
5. Mặc quần áo.
6. Ăn uống.
7. Mang giày vào và đến trường.
8. Kết thúc thuật toán.
Thuật toán phân nhánh
Khi xem xét các loại thuật toán trong khoa học máy tính, người ta không thể không nhớ đến cấu trúc phân nhánh. Loại này giả định sự hiện diện của một điều kiện, theo đó, nếu nó được thực hiện, các hành động được thực hiện theo một thứ tự và trong trường hợp không thành công, theo thứ tự khác.
Ví dụ, hãy xem tình huống sau - một người đi bộ băng qua đường.
1. Đang đến gần đèn giao thông.
2. Chúng tôi nhìn vào đèn giao thông.
3. Nó phải có màu xanh lục (đây là điều kiện).
4. Nếu điều kiện được đáp ứng, chúng tôi băng qua đường.
4.1 Nếu không, hãy đợi cho đến khi đèn xanh bật lên.
4.2 Băng qua đường.
5. Kết thúc thuật toán.
Thuật toán tuần hoàn
Nghiên cứu các loại thuật toán trong khoa học máy tính, chúng ta nên đi sâu vào thuật toán tuần hoàn một cách chi tiết. Thuật toán này giả định một phần tính toán hoặc hành động được thực hiện cho đến khi đáp ứng một điều kiện nhất định.
Lấy một ví dụ đơn giản. Nếu dãy số từ 1 đến 100. Ta cần tìm tất cả các số nguyên tố, tức là các số đó chia hết cho một và chính chúng. Hãy gọi thuật toán là "Số nguyên tố".
1. Chúng tôi lấy số 1.
2. Kiểm tra xem nó có nhỏ hơn 100 không.
3. Nếu có, hãy kiểm tra xem số này có phải là số nguyên tố hay không.
4. Nếu điều kiện được đáp ứng, hãy viết nó ra giấy.
5. Chúng tôi lấy số 2.
6. Kiểm tra xem nó có nhỏ hơn 100 không.
7. Kiểm tra xem nó có đơn giản không.
…. Lấy số 8.
Kiểm tra xem nó có nhỏ hơn 100 không.
Kiểm tra xem một số có phải là số nguyên tố hay không.
Không, bỏ qua.
Lấy số 9.
Vì vậy, lặp lại trên tất cả các số lên đến 100.
Như bạn thấy, các bước 1-4 sẽ được lặp lại một số lần.
Trong số các thuật toán tuần hoàn, có các thuật toán với điều kiện trước, khi điều kiện được kiểm tra ở đầu chu kỳ hoặc với điều kiện sau, khi kiểm tra ở cuối chu kỳ.
Tùy chọn khác
Thuật toán có thể được trộn lẫn. Vì vậy, nó có thể được tuần hoàn và phân nhánh cùng một lúc. Trong trường hợp này, các điều kiện khác nhau được sử dụng ở các phân đoạn khác nhau của thuật toán. Các cấu trúc phức tạp như vậy được sử dụng khi viết các chương trình và trò chơi phức tạp.
Kí hiệu trong sơ đồ khối
Chúng tôi đã xem xét các loại thuật toán trong khoa học máy tính. Nhưng chúng tôi không nói về những ký hiệu nào được sử dụng trong bản ghi đồ họa của chúng.
- Phần đầu và phần cuối của thuật toán được viết trong khung hình bầu dục.
- Mỗi đội được cố định trong một hình chữ nhật.
- Điều kiện được viết dưới dạng hình thoi.
- Tất cả các phần của thuật toán được kết nối với nhau bằng các mũi tên.
Kết luận
Chúng ta đã xem xét chủ đề "Thuật toán, kiểu, thuộc tính". Khoa học máy tính dành nhiều thời gian cho việc nghiên cứu các thuật toán. Chúng được sử dụng khi viết các chương trình khác nhau để giải quyết các vấn đề toán học cũng như tạo trò chơi và các loại ứng dụng khác nhau.
