"Информатика (в 2 частях)", Матвеева Н.В., Челак Е.Н., Конопатова Н.К., Панкратова Л.П., Нурова Н.А.
Алгоритм — это точное описание действий, с помощью которого решают задачу и получают нужный результат. Он служит моделью действий: заменяет реальный процесс последовательностью понятных шагов. Алгоритм всегда создают для конкретного исполнителя, поэтому учитывают доступные ему команды. Исполнитель выполняет команды по порядку, не додумывая пропущенное и не выбирая другой способ действия. Чем точнее составлен алгоритм, тем надёжнее его выполнение.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Алгоритм — точное и понятное исполнителю описание последовательности действий, приводящей к решению задачи. Иными словами, это план, записанный так, чтобы его можно было выполнить шаг за шагом. Алгоритм нужен для получения ожидаемого результата без догадок и случайных действий.
Исполнитель алгоритма — человек или устройство, способное выполнять команды алгоритма. Исполнитель может действовать только в пределах своих возможностей. Поэтому один и тот же алгоритм подходит не каждому исполнителю.
Команда — указание исполнителю выполнить одно определённое действие. Например, команда «сделай шаг вправо» задаёт конкретное действие, а не общее намерение. Из команд складывается весь алгоритм.
Система команд исполнителя — набор команд, которые конкретный исполнитель умеет выполнять. Она показывает границы его возможностей. Перед составлением алгоритма нужно проверить, что каждая выбранная команда входит в эту систему.
Алгоритм служит моделью действий, потому что заменяет реальный процесс краткой последовательностью шагов. Например, вместо подробного описания приготовления напитка можно записать команды: взять стакан, налить воду, поставить стакан. Такая модель помогает увидеть порядок действий и повторить решение задачи.
Алгоритм составляют с учётом исполнителя, потому что разные люди и устройства обладают разными возможностями. Человек может понять команду «налей воду», а простому роботу нужны более конкретные команды, если они есть в его системе. Если действие не предусмотрено системой команд, включать его в алгоритм нельзя.
Точность команд необходима, чтобы исполнитель не выбирал действие по своему усмотрению. Слова «поставь рядом» могут быть непонятны, если не указано, рядом с чем и куда именно. Чем меньше неоднозначности в команде, тем одинаковее будет результат её выполнения.
Порядок команд влияет на результат, потому что каждый шаг изменяет ситуацию для следующего. Нельзя сначала опустить предмет, а потом взять его, если исполнитель должен переносить предмет в руках. Даже набор правильных действий окажется бесполезным, если его части переставлены.
Выполнение алгоритма состоит в последовательном исполнении его команд и получении предусмотренного результата. Исполнитель начинает с первой команды, затем переходит к следующей и так далее. После завершения можно проверить, достигнута ли цель и соответствует ли итог поставленной задаче.
В таблице каждый элемент показывает часть общей схемы: от задачи и исполнителя до результата. Сначала определите цель, затем проверьте доступные команды и выстройте их в нужной последовательности. После этого мысленно или реально выполните шаги и сравните итог с целью.
| Элемент | Что означает | Пример |
|---|---|---|
| Решаемая задача | Цель, которую нужно достичь с помощью действий | Перенести предмет на три клетки вправо |
| Исполнитель | Человек или устройство, выполняющее команды | Робот на клетчатом поле |
| Команда | Одно конкретное указание исполнителю | Переместить предмет на одну клетку вправо |
| Система команд исполнителя | Все действия, доступные данному исполнителю | Взять, переместить на клетку, опустить |
| Последовательность действий | Команды, расположенные в порядке выполнения | Взять, вправо, вправо, вправо, опустить |
| Ожидаемый результат | Состояние, которое должно получиться после выполнения | Предмет находится на три клетки правее |
Если один элемент не согласуется с другим, алгоритм не сработает. Например, нужный результат нельзя получить командами, которых нет в системе исполнителя.
Условие: нужно составить алгоритм для исполнителя «человек», который наливает воду в стакан из кувшина. Человек понимает обычные бытовые команды, но шаги всё равно следует расположить точно. Сначала определим действия, необходимые для безопасного получения результата.
Ответ: получен алгоритм, в котором стакан подготовлен, вода налита, а кувшин возвращён на место. Команды понятны человеку и расположены в естественном порядке. Если требуется наполнить стакан полностью, уровень воды нужно указать точнее.
Условие: исполнитель находится на клетчатом поле и должен попасть из начальной клетки в соседнюю справа. Сначала нужно выяснить, есть ли у него команда перемещения вправо. Затем достаточно выбрать одну допустимую команду, потому что цель находится рядом.
Ответ: алгоритм состоит из одной команды перемещения вправо. Длинное описание здесь не требуется, так как один шаг сразу приводит к цели. Использовать команду «идти вперёд» можно только тогда, когда она имеет такое значение в системе команд исполнителя.
Условие: исполнитель умеет брать предмет, перемещать его на одну клетку и опускать. Цель находится на три клетки правее, поэтому одно перемещение недостаточно. Разобьём цель на повторяющиеся доступные действия.
Ответ: предмет нужно взять, трижды переместить вправо и опустить. Все использованные команды входят в систему команд исполнителя. Проверка по положению предмета показывает, что он оказался ровно на три клетки правее начальной позиции.
Неизвестная команда. Записывают действие, которого нет в системе команд, потому что оно кажется очевидным человеку. Исполнитель остановится или не поймёт указание. Проверьте каждую команду по списку доступных действий.
Расплывчатое указание. Фразы вроде «сделай аккуратно» допускают разные толкования, поскольку не описывают конкретный шаг. Такую ошибку вызывают привычка объяснять по смыслу и уверенность, что исполнитель догадается. Замените фразу проверяемым действием.
Пропущенный шаг. Составитель перескакивает через действие, которое сам выполняет автоматически. Исполнитель не обязан восполнять пробелы и может не достичь цели. Проверьте алгоритм медленным выполнением по одной команде.
Неверный порядок. Команды по отдельности правильны, но их перестановка меняет условия выполнения или итог. Обычно забывают, что каждый шаг зависит от предыдущего. Представьте промежуточное состояние после каждой команды и сравните его с целью.
До изучения алгоритмов нужно понимать, что решение задачи можно представить последовательностью действий. Также важно знать, что команда обращена к конкретному исполнителю и должна соответствовать его возможностям. Это помогает отличать выполнимый план от общего совета.
Представление действий в виде алгоритма понадобится при изучении способов записи алгоритмов, программирования и управления исполнителями. В программах команды становятся инструкциями для компьютера, а ошибки в порядке или записи приводят к неправильной работе. Поэтому навык составления точных шагов нужен во многих разделах информатики.
Чем алгоритм отличается от обычного описания действий?
Алгоритм содержит точные, понятные и выполнимые команды, расположенные в нужном порядке. В обычном описании могут быть общие слова или пропущенные шаги, поэтому исполнитель не всегда поймёт, что делать.
Почему алгоритм нужно составлять с учётом исполнителя?
Разные исполнители умеют выполнять разные команды. Если команда неизвестна или недоступна исполнителю, он не сможет выполнить алгоритм, даже если человеку его смысл кажется очевидным.
Что такое система команд исполнителя?
Система команд исполнителя — это набор всех команд, которые данный исполнитель умеет выполнять. По ней проверяют, можно ли включать конкретное действие в алгоритм.
Может ли исполнитель сам дополнить пропущенный шаг?
Нет, исполнитель не должен угадывать намерения составителя. Если необходимый шаг пропущен, выполнение может остановиться или привести к неправильному результату.
Почему порядок команд так важен?
Команды выполняются последовательно, и результат одного шага может зависеть от предыдущего. Поэтому перестановка даже правильных действий иногда полностью меняет итог.
15. Алгоритм как модель действий
