Wstęp do algorytmów

WSTĘP DO ALGORYTMÓW

Algorytm

•         Zawiera opis danych, plan działania, czyli przetwarzania danych oraz opis wyników.

•         Plan działania można przedstawić w postaci ciągu czynności, które muszą być wykonane w określonej kolejności.

•         Opis czynności w algorytmie nazywamy instrukcjami. 

Algorytm musi być:

•         Poprawny, tzn. dla każdego poprawnego zestawu danych, po wykonaniu skończonej liczby czynności prowadzi do poprawnych wyników

•         Jednoznaczny, tzn. w każdym przypadku jego zastosowania dla tych samych danych uzyskamy ten sam wynik.

•         Szczegółowy, aby wykonawca algorytmu rozumiał opisane czynności i potrafił je wykonać

•         Uniwersalny, aby służył do rozwiązywania pewnej grupy zadań, a nie tylko jednego zadania.

W informatyce każdy program komputerowy realizuje jakiś algorytm zapisany
w zrozumiałym dla komputera języku programowania.

Rodzaje algorytmów:

1. Algorytm sekwencyjny

•         Opisuje czynności wykonywane zgodnie z kolejnością, w jakiej występują w opisie.

 

Algorytm sekwencyjny telefonicznego wezwania lekarza do chorego

Algorytm 1

1. Podnieś słuchawkę.
2. Wybierz cyfrę 9.
3. Wybierz cyfrę 9.
4. Wybierz cyfrę 9.
5. Przekaż informacje.
6. Odłóż słuchawkę.

 

2. Instrukcja warunkowa

•         Opisuje wykonanie różnych czynności zależnie od spełnienia bądź niespełnienia warunku.

•         Działa według schematów:

„Jeśli spełniony jest warunek W, wykonaj instrukcję A” lub

„Jeśli spełniony jest warunek W, to wykonaj instrukcję A; w przeciwnym wypadku wykonaj instrukcję B”

Instrukcja warunkowa telefonicznego wezwania lekarza do chorego

Algorytm 2

1. Podnieś słuchawkę.
2. Wybierz cyfrę 9.
3. Wybierz cyfrę 9.
4. Wybierz cyfrę 9.
5. Czy połączyłeś się z pogotowiem ratunkowym?

            5A. Jeśli TAK, to przejdź do kroku 6.

            5B. Jeśli NIE, to przejdź do kroku 7.

6. Przekaż informacje.

7. Odłóż słuchawkę.

3. Instrukcje iteracyjne (pętle)

•         Opisują one wykonywanie pewnych powtarzających się czynności.

•         Najprostsza instrukcja iteracyjna działa według schematu:

Pierwszy rodzaj pętli. „Wykonaj instrukcję A dokładnie n razy”

 Algorytm 3.

1. Podnieś słuchawkę.
2. Wykonaj czynność 3 razy.

            2A. Wybierz cyfrę 9

3. Czy połączyłeś się z pogotowiem ratunkowym?

            3A. Jeśli TAK, to przejdź do kroku 4.

            3B. Jeśli NIE, to przejdź do kroku 5.

4. Przekaż informacje.

5. Odłóż słuchawkę.

Drugi rodzaj pętli. „Powtarzaj wykonywanie instrukcji A, aż do spełnienia warunku W”.

Algorytm 4

1. Czy słuchawka jest odłożona?

            1A. Jeśli TAK, to przejdź do kroku 2.

            1B. Jeśli NIE, to odłóż słuchawkę.

2. Podnieś słuchawkę.

3. Wykonaj czynność 3 razy.

            3A. Wybierz cyfrę 9.

4. Czy połączyłeś się z pogotowiem ratunkowym?

            4A. Jeśli TAK, to przejdź do kroku 5.

            4B. Jeśli NIE, to przejdź do kroku 1.

5. Przekaż informacje.

6. Odłóż słuchawkę.

Trzeci rodzaj pętli. „Dopóki warunek W jest spełniony, wykonuj instrukcję A”.

Algorytm 5

1.      Czy słuchawką jest odłożona?

            1A. Jeśli TAK, to przejdź do kroku 2.

            1B. Jeśli NIE, to odłóż słuchawkę.

2. Podnieś słuchawkę.

3. Czy linia jest zajęta?

            3A. Jeśli TAK, to:

                        3A.1 Odłóż słuchawkę.

                        3A.2 Podnieś słuchawkę.

                        3A.3 Przejdź do kroku 3.

            3B. Jeśli NIE, to przejdź do kroku 4.

4. Wykonaj czynność 3 razy.

            4A. Wybierz cyfrę 9.

5. Czy połączyłeś się z pogotowiem ratunkowym?

            5A. Jeśli TAK, to przejdź do kroku 6.

            5B. Jeśli NIE, to przejdź do kroku 1.

5. Przekaż informacje.

6. Odłóż słuchawkę.

Algorytm można przedstawić w różny sposób, np. za pomocą języka potocznego lub w postaci schematu blokowego.

Schemat blokowy to graficzny zapis algorytmu rozwiązania zadania, przedstawiający opis
i kolejność wykonywania czynności realizujących dany algorytm.


Schemat blokowy składa się z bloków przedstawionych w postaci symboli graficznych, których kształt określa rodzaj czynności, a umieszczone w nich napisy precyzują te czynność.
Kolejność wykonywania czynności jest ustalona za pomocą łączących je linii i strzałek.
 

Blok początkowy (start)

W każdym schemacie blokowym występuje jeden taki element, oznaczający rozpoczęcie działania algorytmu. Znajduje się on zawsze na początku schematu. Z bloku początkowego odchodzi dokładnie jedna linia – wyjście do dalszych działań programu.

Blok wejściowy

Blok przeznaczony do wczytywania danych i przypisywania ich zmiennym, które używane są
w dalszych obliczeniach. Prowadzi do niego jedna linia (wejście) i odchodzi od niego jedna linia (wyjście)

 

Blok operacyjny

Zawiera opis operacji lub grupy operacji. Mogą to być obliczenia, w wyniku których zmieniają się wartości zmiennych.
W opisie operacji występują m.in. nazwy zmiennych i znaki działań matematycznych. Blok operacyjny ma jedno wejście i jedno wyjście.

Blok warunkowy

Z tego bloku prowadzą dwie drogi wyjścia: jedną wybiera się wtedy, gdy warunek umieszczony w bloku jest spełniony, a drugi, gdy warunek nie jest spełniony.

 

Blok wyjściowy

W tym bloku opisuje się czynności wyprowadzenia wyniku wykonywanych działań. Prowadzi
do niego jedna linia (wejście) i odchodzi od niego jedna linia (wyjście).

Blok końcowy (koniec)

Blok ten oznaczający zakończenie działań algorytmu, musi pojawić się w każdym schemacie blokowym. Prowadzi do niego jedna linia (wejście), a ponieważ jest to ostatni blok schematu blokowego, nie ma z niego wyjścia.