Методические особенности изучения раздела "Алгоритм и исполнители" в базовом школьном курсе информатики

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:

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

2. 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;

3. 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;

4. 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;

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

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 (рис. 1, б);

· В структуре «цикл» действия повторяются до тех пор, пока выполняется заданное условие (рис. 1, в).

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.

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.